Brevet FR3048719A1 — publié le 20170915

Redresseur de flux pour turbomachine avec plateformes intégrées et rapportées DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne une roue de redresseurs de flux d'air de turbomachine comprenant des aubes de redresseur et/ou plusieurs bras structuraux. L'invention s'applique en particulier aux turbomachines à double-flux. ETAT DE L'ART Une turbomachine à double flux pour la propulsion aéronautique est représentée en figure la. Elle comprend une soufflante 10 délivrant 15 un flux d'air dont une partie centrale, appelée flux primaire FP, est injectée dans une veine primaire comprenant un compresseur 12 qui alimente une turbine 14 entraînant la soufflante. La partie périphérique du flux d'air, appelée flux secondaire FS qui circule dans une veine secondaire est quant à elle éjectée vers 20 l'atmosphère pour fournir la majeure partie de la poussée de la turbomachine 1, après avoir franchi une roue 20 de redresseurs 40 fixes disposée en aval de la soufflante. Les redresseurs ont des profils aérodynamiques et s'étendent selon une direction radiale (figure lb). Cette couronne, appelée redresseur 20 (également connue sous 25 l'acronyme anglais OGV pour « Out/et Guide Vane »), permet de redresser le flux d'air secondaire en sortie de la soufflante, tout en limitant les pertes de charge. Ce redresseur 20 est préférentiellement situé au niveau d'un carter intermédiaire. En fonction de leur position azimutale (3H, 6H, 9H, etc.) Les 30 redresseurs 40 ont généralement différents types de profil aérodynamique Pl, P2, P3..., c'est-à-dire qu'elles n'ont pas toute la même cambrure. Sur certaines turbomachines, on peut compter jusqu'à sept profils. Les différentes cambrures peuvent servir à compenser des 10 3048719 2 sections de passage différentes entre redresseurs 40, du fait de passage de servitudes, comme expliqué au paragraphe suivant. Sur la même figure la, qui illustre un mode de réalisation de la 5 turbomachine, est représenté un bras structural 30, qui relie la virole externe 16 du carter intermédiaire au moyeu 17 du carter intermédiaire, en contribuant ainsi à supporter et à maintenir en positions le(s) arbre(s) moteur 18 et assurer la tenue structurale de l'ensemble. Le bras structural a aussi pour fonction de permettre la transmission de mouvement ou de fluides entre la turbomachine et le reste de l'aéronef sur lequel elle est montée. Pour ce faire, le bras structural est creux, et permet de loger des canalisations, arbres de transmission, etc. Le bras structural peut éventuellement être intégré à la roue de redresseurs 20, il assure ainsi également la fonction d'un redresseur 40. 15 Dans d'autres modes de réalisation, la roue de redresseurs 20 ne comprend aucun bras structural et est purement aérodynamique. En revanche, les redresseurs peuvent jouer un rôle de reprise d'efforts, repartie sur toute la couronne. 20 La roue de redresseurs 20 doit également assurer la continuité aérodynamique de la veine secondaire, pour cela, il faut reconstituer la veine secondaire entre chaque redresseur 40 de la roue 20. Ainsi, la roue 20 comprend une plateforme interne 50 et une 25 plateforme externe, entre lesquelles s'étendent radialement les redresseurs 40. On connait des turbomachines pour lesquelles les plateformes sont rapportées (voir figure 1c), c'est-à-dire qu'entre deux redresseurs 30 40 adjacents, on vient positionner une plaque, dont la structure épouse la forme du moyeu. Deux redresseurs 40 adjacents pouvant avoir des profils différents, il est nécessaire d'avoir un certain nombre de plaques de formes différentes pour pouvoir réaliser une plateforme étanche avec 3048719 3 les redresseurs 40, ce qui est cher, compliqué et risqué en matière d'erreur d'installation. En outre, on observe des jeux assez importants entre les plaques et les redresseurs (de 3 à 4mm), qui sont comblés par des joints en silicone. Or, le joint silicone est difficile à enlever et laisse 5 des résidus. Partant, on augmente les coûts de fabrication, les risques d'erreur lors de l'assemblage et le temps de démontage pour l'entretien. On connait aussi des turbomachines pour lesquelles les 10 plateformes sont intégrées, c'est-à-dire que les plateformes sont venues de matière avec les redresseurs. L'étanchéité est plus commode à réaliser mais la roue de redresseurs devient plus délicate à démonter. On peut se référer au document FR2998610 pour une solution facilitant la mise en place du joint à l'aide d'une gorge. Il existe un besoin de simplifier à la fois le montage et l'entretien, sans pour autant engendrer des complexifications dans la fabrication. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention concerne une roue de redresseur de flux d'une veine d'une turbomachine, ledit redresseur étant configuré pour être disposé radialement à l'extérieur d'un moyeu et radialement à l'intérieur d'une virole externe, ledit redresseur comprenant : - une plateforme interne, qui vient former la veine au niveau du moyeu, - une plateforme externe, qui vient former la veine au niveau de la virole externe, - une pluralité de redresseurs s'étendant radialement entre les deux plateformes, caractérisé en que : au moins une des deux plateformes comprend : - une pluralité de plateformes intégrées, chacune des plateformes intégrée étant venue de matière avec un des redresseurs, et 3048719 4 - une pluralité de plateformes rapportées, chacune des plateformes rapportées étant sous la forme d'une pièce assemblée et disposée entre deux plateformes intégrées. 5 Le montage et le démontage du redresseur s'en trouve simplifié. Dans un mode de réalisation, les deux plateformes comprennent chacune: - une pluralité de plateformes intégrées, chacune des plateformes 10 intégrée étant venue de matière avec un des redresseurs, et - une pluralité de plateformes rapportées, chacune des plateformes rapportées étant sous la forme d'une pièce assemblée et disposée entre deux plateformes intégrées. 15 Dans un mode de réalisation préférentiel, les plateformes intégrées de la plateforme interne ou externe ont la même forme, de sorte que les plateformes rapportées ont elles-aussi toute la même forme. En ayant des géométries identiques pour les plateformes intégrées, les 20 plateformes rapportées peuvent être identiques, d'où une diminution des risques d'erreur lors de l'assemblage et une diminution du coût de fabrication. Enfin, le redresseur peut comprendre les caractéristiques suivantes 25 prises seules ou en combinaison : - la forme des plateformes intégrées est déterminée par le redresseur comprenant une ligne cambrure la plus courbée, - la forme des plateformes intégrées est déterminée par le redresseur présentant un encombrement maximal, 30 - l'encombrement maximum est déterminé par la superposition des profils du redresseur comprenant une ligne cambrure la plus courbée et du redresseur comprenant une ligne de cambrure la moins courbée, 3048719 5 - les plateformes intégrées et rapportées se superposent pour faciliter l'étanchéité, - les plateformes intégrées comprennent au moins un soyage 5 configuré pour recevoir par superposition les plateformes rapportées, - les redresseurs comprennent au moins un talon de fixation permettant la fixation du redresseur à la virole externe ou au moyeu, ledit talon étant situé dans le prolongement du 10 redresseur, au-delà de la plateforme intégrée, de sorte que le talon soit situé hors de la veine, - les redresseurs et les plateformes intégrées et rapportées sont en matériau composite, - au moins un redresseur comprend un bras structurel, 15 - la veine est une veine secondaire de turbomachine. Enfin, l'invention propose une turbomachine à double-flux, comprenant un moyeu, une virole externe et un redresseur de flux secondaire tel que décrit précédemment. La virole externe et le moyeu délimitent une 20 veine secondaire à l'intérieur de laquelle ledit flux secondaire est configuré pour s'écouler. PRESENTATION DES FIGURES 25 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure la, déjà décrite, représente schématiquement une 30 turbomachine à double-flux, - la figure lb, déjà décrite, représente un redresseur, - la figure lc représente une plateforme de l'état de la technique, 3048719 6 - les figures 2a, 2b, 2c représente un mode de réalisation d'un redresseur selon l'invention, - la figure 3 représente une plateforme interne selon un mode de réalisation de l'invention, 5 - les figures 4 et 5 illustrent les contraintes de conception d'un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 10 En référence aux figures la et lb, on a représenté un redresseur 20 de flux d'une veine secondaire (référencée FS, comme le flux secondaire) d'une turbomachine 1. Comme indiqué en introduction, le redresseur 20 est disposé radialement à l'extérieur du moyeu 17 et radialement à l'intérieur de la 15 virole externe 16. Le redresseur sert à redresser le flux secondaire provenant de la soufflante 10. Néanmoins, le redresseur tel que décrit dans la présente demande n'est pas limité à cette veine secondaire. En particulier, il pourrait être implémenté en veine primaire. 20 La roue de redresseurs 20 comprend une pluralité de redresseurs 40 répartis régulièrement autour d'un anneau (non représenté) centré sur un axe X-X de la turbomachine, correspondant à l'axe de l'arbre moteur (figure la). Les redresseurs 40 s'étendent donc radialement 25 autour de l'axe X-X'. En référence aux figures 2a, 2b, 2c, le redresseur 40 comprend classiquement un bord d'attaque 41a, un bord de fuite 41b, et une ligne de cambrure 41c s'étendant du bord d'attaque 41a au bord de fuite 41b, la ligne de cambrure étant la ligne à mi-distance entre la surface 30 intrados et la surface extrados du redresseur, l'intrados étant la surface concave creuse du redresseur, l'extrados étant la surface convexe du redresseur. 3048719 7 Le redresseur comprend une direction d'extension et deux extrémités 42, 44 : une extrémité interne 42, positionnée au niveau du moyeu 17 et une extrémité externe 44, positionnée au niveau de la virole externe 16. 5 Les redresseurs 40 sont préférablement en matériau composite. Des redresseurs en métal sont aussi envisageables. La turbomachine peut aussi comprendre un bras structural 30 intégré dans un redresseur 40. Le bras structural 30 est du type « aube 10 de redresseur intégrée », c'est-à-dire qu'il comprend une partie d'extrémité amont présentant le profil d'une aube de redresseur. Pour le reste de la description, on considèrera ce bras structural 30 comme un red resseu r40. Le bras structural 30 comprend une cavité radiale pour le passage 15 des servitudes notamment. Le bras structural 30 est avantageusement du type auxiliaire, c'est-à-dire que sa fonction principale est celle de transmission de puissance de la turbomachine vers le reste de l'avion. Il est à noter que des conceptions hybrides sont possibles, dans 20 lesquelles tous les redresseur contribuent à la reprise des efforts, sans pour autant qu'elles servent à faire passer des servitudes ou de la puissance. Le redresseur 20 comprend en outre une plateforme interne 52, 25 56, qui vient assurer la continuité aérodynamique de la veine secondaire au niveau du moyeu 17 et comprend une plateforme externe 54, qui vient assurer la continuité aérodynamique de la veine secondaire au niveau de la virole externe 16. Les redresseurs 40 s'étendent donc entre les deux plateformes 30 internes et externes. La plateforme interne, respectivement externe, est adaptée pour être engagée dans un logement non représenté ménagé dans la surface 3048719 8 externe du moyeu 17, respectivement la surface interne de la virole externe 16. La suite de la description sera faite pour la plateforme interne. 5 Néanmoins, sauf mention contraire les mêmes caractéristiques peuvent s'appliquer de façon similaire à la plateforme externe. Comme représentée en figure 3, la plateforme interne 52, 56 comprend deux types d'éléments : des plateformes intégrées 52 et des 10 plateformes rapportées 56. Chaque redresseur 40 comprend à son extrémité interne 42 une plateforme intégrée 52 venue de matière. Le redresseur 40 et la plateforme intégrée 52 forment une seule et même pièce, fabriquée lors des mêmes étapes (par exemple par moulage en matériau composite). 15 Les dimensions de ces plateformes intégrées 52 sont telles qu'elles ne se touchent pas (selon une périphérie du moyeu) lorsqu'elles sont installées. Afin de reconstruire la plateforme interne de la veine secondaire, l'autre type d'éléments est formée par des plateformes rapportées 56, 20 c'est-à-dire des pièces indépendantes que l'on vient assembler aux plateformes intégrées 52. Chaque plateforme rapportée 56 est située sur la périphérie externe du moyeu 17, entre deux plateformes intégrées 52. 25 Le redresseur comprend ainsi une pluralité de redresseurs 40, une pluralité de plateformes intégrées 52 et une pluralité de plateformes rapportées 56. Il y a autant de plateformes rapportées 56 que de redresseurs 40 (aux exceptions de conceptions près). Une telle configuration permet de simplifier l'accès au moyeu 16 30 et autorise des solutions d'étanchéité plus simple. Les plateformes intégrées 52 se présentent sous une forme de plaque doublement courbée, dont une courbure est centrée sur l'axe X- 3048719 9 X', pour suivre la forme du moyeu, et dont une autre courbure a pour but de suivre sensiblement la ligne de cambrure du redresseur 40. On peut définir une longueur selon l'axe X-X', et une largeur selon un axe orthogonal et tangentielle à la plateforme. 5 Le redresseur 40 s'étend verticalement depuis la plateforme intégrée 52 et y est sensiblement centrée. Cela signifie que de part et d'autre du redresseur, notamment en direction des autres redresseurs, se trouve une partie de la plateforme intégrée. 10 Les plateformes rapportées 56 se présentent sous une forme de plaque présentant les mêmes types de courbures. Il a été dit précédemment qu'il existait plusieurs types de profils pour les redresseurs. Ces différents types de profils font que les 15 redresseurs 40 ne sont pas toutes identiques et que par conséquent, les plateformes intégrées 52 peuvent aussi ne pas toutes être identiques. Il faudrait alors que les plateformes rapportées 56 soient toutes différentes pour s'adapter à chaque paire de plateformes intégrées 52 situées de part et d'autre. 20 Afin d'éviter cet écueil, les plateformes intégrées 52 ont la même forme. Par même forme, on entend que la forme, c'est-à-dire la géométrie du contour, qui est au contact du moyeu 17 est la même. En d'autres termes, la projection radiale sur le moyeu 17 est la même. En d'autres termes, l'encombrement au niveau de la plateforme interne est 25 le même pour chaque plateforme intégrée 52. On comprend sans difficulté que l'expression « même forme » se rapporte à la plateforme interne et qu'une autre « même forme » est définie pour la plateforme externe. Cette homogénéisation permet l'utilisation d'une forme standard 30 de plateforme rapportée 56 c'est à dire que toutes les plateformes rapportées sont identiques (à des détails près comme des orifices pour câbles ou autres) et interchangeables, et peuvent être conçues avec le même moule. 3048719 10 Les risques de mauvais assemblage sont alors sensiblement réduits et la fabrication de la plateforme interne est simplifiée. 5 En effet, les redresseurs 40 et les plateformes sont généralement en matériau composite, c'est-à-dire qu'ils sont réalisés par moulage de résine avec une matrice de renforcement. Des détails sur la réalisation en matériau composite des redresseurs se trouvent dans le document W02014076408. 10 Comme les redresseurs 40 ont des profils différents, elles nécessitent déjà autant de moules adaptés. Par conséquent, il suffit d'adapter chaque moule, mais leur nombre reste le même. Un moule unique suffit pour réaliser toutes les plateformes rapportées 56. 15 Pour que les plateformes intégrées 52 aient la même forme (ou même géométrie), il faut prendre en compte la forme de tous les redresseurs 40 et leur ligne de cambrure 41c. En effet, on comprend bien à la lumière des figures 4 (différents profils de redresseurs) et 5 (forme d'une plateforme capable de tous les profils de redresseurs 40) 20 que la ligne de cambrure la plus courbée et la ligne de cambrure la moins courbée déterminent la forme de la plateforme intégrée 52, puisqu'elles déterminent l'encombrement maximal. A partir de cette géométrie, on peut ensuite définir la géométrie 25 de la plateforme rapportée 56, qui sera identique pour toutes les plateformes rapportées 56 de la périphérie du moyeu 17. Ainsi, en superposant le profil le plus cambré et le profil le plus décambré, la forme de la plateforme intégrée commune à tous les autres profils intermédiaires est connue. 30 Un procédé similaire est effectué pour les plateformes rapportées de la virole externe. 3048719 11 Dans le cas d'un redresseur comprenant un arbre structural, il s'agit généralement de ce redresseur qui déterminera la forme puisqu'elle est aérodynamiquement la plus contraignante et a l'encombrement maximal. 5 La plateforme interne est réalisé à l'aide des plateformes intégrées 52 et rapportées 56. Il y a par conséquent deux étanchéités à assurer pour chaque plateforme rapportée 56. Néanmoins, du fait de la standardisation des formes des plateformes, les jeux impliqués sont plus 10 faibles et l'étanchéité s'en trouvent améliorée. Afin de favoriser cette dernière, les plateformes intégrées 52 et rapportées 56 sont assemblées par recouvrement partiel, c'est-à-dire que chaque pièce recouvre ou est recouverte légèrement. Dans un premier mode de réalisation de recouvrement partiel, les 15 plateformes intégrées 52 comprennent des soyages 58, c'est-à-dire un double pliage d'un bord des plateformes pour aboutir à deux plans parallèles, décalés d'une distance sensiblement du même ordre de grandeur que l'épaisseur du bord. Le soyage du redresseur 40 s'étend sur les longueurs de la plateforme intégrée 52. Les plateformes 20 rapportées 56 sont disposées sur le soyage et viennent mourir dans ce dernier, ce qui permet d'assurer une continuité aérodynamique (la plateforme interne est plane) et une bonne étanchéité. Dans un second mode de réalisation similaire, ce sont les plateformes rapportées qui comprennent les soyages. 25 Dans un troisième mode de réalisation similaire, ce sont un bord des plateformes rapportées 56 et un bord des plateformes intégrées 54 qui comporte un soyage 58. Dans ce cas, le soyage est recouvert par le bord non soyé de l'autre élément. On privilégiera le premier mode pour des raisons d'assemblage : 30 les redresseurs 40 sont placées en premier, puis viennent les plateformes rapportées 56. 3048719 12 Dans un mode de réalisation, seule une des deux plateformes (interne ou externe) comprend des plateformes intégrées et rapportées, avec éventuellement les caractéristiques précédemment décrites. Dans un mode de réalisation préférentiel, la description détaillée 5 précédente s'applique aux deux plateformes (interne et externe). On comprendra que, du fait de l'écartement induit par la radialité des redresseurs, la largeur des plateformes rapportées de la plateforme externe est supérieure à celle des plateformes rapportées 56 de la plateforme interne. En revanche, les plateformes intégrées 54 de la 10 plateforme externe peuvent être sensiblement de mêmes dimensions que les plateformes intégrées 52 de la plateforme interne. En outre, du fait de la forme de la veine, par exemple de la veine secondaire, la concavité des plateformes entre la plateforme interne et externe est inversée. 15 Dans le cas où l'on utilise des plateformes intégrées de même forme sur la plateforme interne et sur la plateforme externe, on obtient donc deux formes différentes de plateformes rapportées. Afin de permettre la fixation au moyeu 17 ou à la virole externe 20 16, chaque redresseur 40 comprend des moyens de fixation 60 sous la forme d'un talon interne 62 (pour fixation au moyeu 17) et d'un talon externe 64 (pour fixation à la virole externe). Les talons 62, 64 sont partie intégrante du redresseur et sont réalisés venus de matière. 25 Ils peuvent typiquement comprendre une pluralité d'orifices transversaux à la direction d'extension du redresseur 40. Les moyens de fixation ne doivent pas nuire à l'écoulement de fluide dans la veine secondaire et ils sont pour cela disposés en dehors de cette veine. Les talons 62, respectivement 64, sont disposés au-delà 30 des plateformes intégrées 52, respectivement 54. 3048719 13 On obtient alors, selon la direction d'extension du redresseur 40, la talon interne 62, la plateforme intégrée 52 (interne), le redresseur 40, la plateforme intégrée 56 (externe), le talon externe 64. 5 La roue de redresseurs peut être implémentée sur toute turbomachine nécessitant une telle roue, et sur tout aéronef comprenant une telle turbomachine. Enfin, l'invention concerne aussi un moule (non représenté sur les 10 figures) pour fabriquer les aubes 40 et leur plateforme intégrée respective. Deux autres moules sont avantageusement prévus pour fabriquer les plateformes rapportées de la plateforme interne et externe. REVENDICATIONS1. Roue de redresseurs (20) de flux d'une veine d'une turbomachine (1), ladite roue (20) étant configurée pour être disposé radialement à l'extérieur d'un moyeu (17) et radialement à l'intérieur d'une virole externe (16), ladite roue (20) comprenant : - une plateforme interne (52, 56), qui vient former la veine au niveau du moyeu (17), - une plateforme externe (54), qui vient former la veine au niveau de la virole externe (16), - une pluralité de redresseurs (40) s'étendant radialement entre les deux plateformes (52, 56, 54), caractérisé en que : au moins une des deux plateformes comprend : - une pluralité de plateformes intégrées (52, 54), chacune des plateformes intégrée étant venue de matière avec un des redresseurs (40) et les plateformes intégrées (52, 54) ont toutes une même forme, et - une pluralité de plateformes rapportées (56), chacune des plateformes rapportées étant sous la forme d'une pièce assemblée et disposée entre deux plateformes intégrées (52, 54), et les plateformes rapportées (56) ont elles-aussi toutes une même forme. 2. Roue de redresseurs (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les deux plateformes comprennent chacune: - une pluralité de plateformes intégrées (52, 54), chacune des plateformes intégrée étant venue de matière avec un des redresseurs (40) et les plateformes intégrées (52, 54) ont toutes une même forme, et - une pluralité de plateformes rapportées (56), chacune des plateformes rapportées étant sous la forme d'une pièce assemblée et disposée entre deux plateformes intégrées (52, 54), et les 3048719 15 plateformes rapportées (56) ont elles-aussi toutes une même forme. 3. Roue de redresseur (20) selon l'une des revendications 1 à 2, dans 5 laquelle la forme des plateformes intégrées (52, 54) est déterminée par les redresseurs (40) présentant un encombrement maximal. 4. Roue de redresseurs (20) selon la revendication précédente, dans laquelle l'encombrement maximum est déterminé par la superposition 10 des profils du redresseur (40) comprenant une ligne cambrure (L) la plus courbée et du redresseur (40) comprenant une ligne de cambrure (L) la moins courbée. 5. Roue de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans laquelle les plateformes intégrées (52, 54) et rapportées (56) se superposent pour faciliter l'étanchéité. 6. Roue de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les plateformes intégrées (52, 54) 20 comprennent au moins un soyage (58) configuré pour recevoir par superposition les plateformes rapportées. 7. Roue de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les redresseurs (40) comprennent au moins 25 un talon de fixation (62, 64) permettant la fixation du redresseur à la virole externe (16) ou au moyeu (17), ledit talon (62, 64) étant situé dans le prolongement du redresseur (40), au-delà de la plateforme intégrée (52, 54), de sorte que le talon (62, 64) soit situé hors de la veine secondaire. 30 8. Roue de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les redresseurs (40) et les plateformes intégrées (52) et rapportées (56) sont en matériau composite. 3048719 16 9. Roue de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un redresseur (40) est un bras structurel. 5 10. Turbomachine à double-flux (1), comprenant un moyeu (17), une virole externe (16) délimitant avec le moyeu une veine secondaire, et une roue de redresseurs (20) de flux secondaire (FS) circulant dans ladite veine secondaire selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes.