Brevet FR3039598A1 — publié le 20170203

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un ensemble de redressement de flux de turbomachine, et une turbomachine comprenant un tel ensemble. L'invention s'applique notamment aux turbomachines de type à double-flux. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine à double flux pour la propulsion aéronautique est représentée en figure 1. Elle comprend une soufflante 10 délivrant un flux d'air dont une partie centrale, appelée flux primaire Fp, est injectée dans un compresseur 12 qui alimente une turbine 14 entraînant la soufflante. La partie périphérique, appelée flux secondaire Fs, du flux d'air est quant à elle éjectée vers l'atmosphère pour fournir la majeure partie de la poussée de la turbomachine 1, après avoir franchi une couronne d'aubes 20 fixes disposée en aval de la soufflante. Cette couronne, appelée redresseur 20 (également connue sous l'acronyme anglais OGV pour « Outlet Guide Vane »), permet de redresser le flux d'air secondaire en sortie de la soufflante, tout en limitant les pertes au maximum. Sur la même figure est représenté un bras structural 30, qui relie la virole externe du carter intermédiaire à la virole interne du carter intermédiaire, en contribuant ainsi à supporter et à maintenir en positions le(s) arbre(s) moteur et assurer la tenue structurale de l'ensemble. Les bras structuraux ont 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, les bras structuraux sont creux, et permettent de loger des canalisations, arbres de transmission, etc. Afin d'améliorer les performances aérodynamiques d'une turbomachine à double-flux, on cherche à augmenter le taux de dilution de la turbomachine, c'est-à-dire le ratio entre le débit dans la veine secondaire et le débit dans la veine primaire. Or, la présence du bras structural 30 et d'autres organes mécaniques intrusifs saillant dans la veine secondaire perturbent l'écoulement d'air dans la veine secondaire et limitent l'amélioration du taux de dilution. En effet, le diamètre extérieur de la turbomachine est contraint par l'intégration de la totalité des éléments sous l'aile de l'avion auquel est rattachée la turbomachine, tout en conservant une garde suffisante entre le bas de la turbomachine une fois accrochée sous l'aile et le sol (notamment une garde 3039598 2 suffisante pour franchir les feux installés sur les pistes de décollage et d'atterrissage). De ce fait, certains organes se trouvent parfois saillants dans la veine secondaire. Le bras structural étant fréquemment le logement d'un arbre de transmission 5 radial, les organes saillants à l'intérieur de la veine secondaire peuvent comprendre, à une extrémité de ce bras, une boite de renvoi d'angle (ou TGB pour Transfer GearBox) ou un engrenage intermédiaire d'entraînement de l'arbre radial (ou IGB pour lntermediary GearBox). Il est donc nécessaire de pallier les conséquences aérodynamiques néfastes 10 de ces problématiques d'intégration des éléments mécaniques. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention a pour but de proposer un ensemble de redressement de flux d'air de turbomachine, notamment à double-flux, présentant une aérodynamique 15 améliorée. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble de redressement de flux d'air de turbomachine comprenant : - une plate-forme cylindrique centrée sur un axe, 20 - au moins une aube de redresseur s'étendant à partir de la plate-forme, et - un organe mécanique en saillie à partir de la plate-forme, l'ensemble de redressement étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un carénage de l'organe mécanique en saillie, le carénage présentant une surface tridimensionnelle définie par : 25 - au moins un point d'extrémité amont situé axialement en amont de l'organe mécanique par rapport à la direction d'écoulement de l'air dans la turbomachine, et - au moins un point d'extrémité aval situé axialement en aval de l'organe mécanique, 30 la surface tridimensionnelle étant tangente à la plate-forme aux points d'extrémités amont et aval. Avantageusement, mais facultativement, l'ensemble selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : 3039598 3 - l'aube de redresseur comprend un bord d'attaque, et la position axiale de chaque point d'extrémité amont de la surface tridimensionnelle est définie par : XBA 0.25CoGv G xA G XiKoz où xA est la position axiale du point d'extrémité amont de la surface 5 tridimensionnelle, xBA est la position axiale du bord d'attaque de l'aube de redresseur, CoGv est la corde de l'aube de redresseur, et XiKoz est la position axiale de l'extrémité amont de l'organe mécanique. - la surface tridimensionnelle est en outre définie par au moins un point de hauteur maximale par rapport à la plate-forme au droit d'un point de hauteur 10 maximal de l'organe mécanique par rapport à la plate-forme, et la surface tridimensionnelle présente, entre ce point et un point d'extrémité aval, une pente inférieure à 30%. - L'ensemble peut en outre comprendre un bras structural s'étendant radialement par rapport à l'axe, et la surface tridimensionnelle du carénage 15 peut être définie par un point d'extrémité amont du côté de l'intrados du bras structural, et un point d'extrémité amont du côté de l'extrados, lesdits points présentant des positions axiales distantes au plus de 0,1CoGv. - L'ensemble peut en outre comprendre un bras structural s'étendant radialement par rapport à l'axe, et la surface tridimensionnelle du carénage 20 peut être définie par un point d'extrémité aval du côté de l'intrados du bras structural, et un point d'extrémité aval du côté de l'extrados, lesdits points présentant des positions axiales distantes au plus de 0,1CoGv. - L'ensemble peut en outre comprendre un bras structural s'étendant radialement par rapport à l'axe, dans lequel la surface tridimensionnelle du 25 carénage présente une plus grande section mesurée selon un axe orthogonal au premier, et la surface est en outre définie par deux points extrêmes latéraux correspondant aux extrémités de ladite plus grande section respectivement du côté intrados et extrados du bras structural (30), les positions axiales desdits points étant distantes d'au plus 0,1CoGv. 30 - La surface tridimensionnelle peut en outre être définie par un point de hauteur maximale par rapport à la plate-forme du côté de l'intrados du bras structural et un point de hauteur maximale par rapport à la plate-forme du côté de l'extrados du bras structural, et les positions axiales des points 3039598 4 extrêmes latéraux et des points de hauteur maximale sont distantes d'au plus 0.1CoGv. - la surface tridimensionnelle du carénage peut être tangente à la plate-forme aux points extrêmes latéraux. 5 - l'organe mécanique en saillie peut être l'un parmi le groupe comprenant : o un arbre radial, o une boite de renvoi d'angle d'un arbre radial, o un élément de connexion électrique, hydraulique ou pneumatique, o engrenage intermédiaire d'entraînement d'un arbre radial. 10 L'invention a également pour objet une turbomachine, comprenant un ensemble de redressement de flux d'air selon la description qui précède. Le carénage proposé permet, en recouvrant les organes mécaniques en 15 saillie dans la veine d'écoulement d'air, tout en proposant une continuité de tangence entre la surface du carénage et la plate-forme de support des aubes de redresseur et du bras structural, de limiter les perturbations de l'écoulement d'air dans la veine. L'application d'un tel ensemble à une turbomachine à double-flux permet 20 donc d'obtenir un meilleur taux de dilution. Le fait de proposer une pente limitée du côté aval du carénage permet en outre de limiter l'apparition de décollements aérodynamiques. Enfin le carénage s'étend à partir d'au moins un quart de la corde de l'aube de redresseur pour limiter l'encombrement de la veine ainsi que la remontée de 25 distorsion de pression statique. DESCRIPTION DES FIGURES 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. 30 Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 précédemment décrite représente un exemple de turbomachine, - La figure 2a représente une vue de dessus en déroulé d'un ensemble de redressement de flux d'air selon un mode de réalisation de l'invention, 3039598 5 - La figure 2b représente une vue en coupe transversale d'un ensemble de redressement de flux d'air selon un plan de coupe identifié sur la figure 2a, - La figure 2c représente une vue d'un ensemble de redressement de flux d'air du côté intrados du bras structural. 5 DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence aux figures 2a à 2c, on a représenté un ensemble de redressement de flux d'air d'une turbomachine à double-flux. Cet ensemble 10 comporte une plate-forme 15 qui est constituée par une couronne interne ou externe de support d'aubes 20 de redresseur de flux secondaire FS d'air s'écoulant dans la turbomachine. Les aubes 20 de redresseur peuvent également être appelées par l'acronyme anglais OGV pour Outlet Guide Vane. La plate-forme 15 est donc une couronne centrée sur un axe X-X, cet axe 15 étant l'axe principal de la turbomachine. L'ensemble comporte également au moins une aube 20 de redresseur s'étendant à partir de la plate-forme, radialement autour de l'axe X-X, la figure 2a étant une vue en développé d'un secteur d'angle couvert par deux aubes 20 de redresseur s'étendant de part et d'autre d'un bras structural. 20 L'aube 20 de redresseur comporte un bord d'attaque 21 dont la position axiale est notée xBA, un bord de fuite 22, et une corde cocu, qui est la distance, mesurée dans la direction de l'axe X-X, entre le bord d'attaque 21 et le bord de fuite 22. En outre l'ensemble comprend un bras structural 30. 25 Le bras structural est avantageusement, mais non limitativement, de type « aube de redresseur intégrée », c'est-à-dire qu'il comprend une partie d'extrémité amont 31 présentant le profil d'une aube de redresseur. C'est le cas sur l'exemple représenté sur la figure 2a. Le bras structural 30 comprend en outre une zone creuse 32 dite interdite de 30 dessin (ou KOZ pour Keep-Out Zone) qui est un logement dédié à l'implantation d'éléments mécaniques nécessaires au fonctionnement de la turbomachine tels que des servitudes, et notamment au logement de canalisations, par exemple d'huile ou de carburant, de connexions électriques, un ou plusieurs arbres de transmission, etc. 3039598 6 L'ensemble comprend également un organe mécanique 40 en saillie dans la veine d'écoulement d'air à partir de la plate-forme 15. Cet organe mécanique se trouve à une extrémité du bras structural 30 et, pour les raisons d'intégration indiquées en introduction, émerge à l'intérieur de la veine. 5 L'organe mécanique 40 peut comprendre, dans le cas où le bras structural 30 loge un arbre de transmission radial, une extrémité de cet arbre, une boite de renvoi d'angle de cet arbre (ou Transfer Gear Box) ou un engrenage intermédiaire d'entrainement de cet arbre (ou lntermediary Gearbox). Dans le cas où le bras structural 30 loge des servitudes, l'organe mécanique 40 peut également ou 10 alternativement comprendre des éléments de connexion électrique, hydraulique (canalisations d'huile ou de kérosène), ou pneumatique. L'ensemble comprend en outre un carénage 50 de l'organe mécanique en saillie, c'est-à-dire une paroi recouvrant cet organe en présentant une forme aérodynamique limitant les perturbations du flux d'air s'écoulant dans la veine. 15 A cet égard, le carénage présente une surface tridimensionnelle dont la géométrie dépend de celle de l'organe mécanique 40. L'organe mécanique 40 est paramétré par : - La position axiale de son extrémité amont Xi Koz, qui est en aval du bord d'attaque 21 de l'aube 20 de redresseur : X1KOZ XBA 20 - La position axiale de son extrémité aval : x2KOZ, qui est en aval de l'extrémité amont : X2KOZ > XiKoz - La hauteur maximale de l'organe hKoz, c'est-à-dire la distance radiale maximale de l'organe mécanique par rapport à l'axe X-X, et - La plus grande largeur qu'il occupe dans un plan orthogonal à l'axe X-X. 25 Comme visible sur la figure 2b, cette largeur est paramétrée par les positions YeKOZ et YIKOZ, sur un axe Y-Y orthogonal à l'axe X-X et orthogonal à un axe radial autour de X (Y-Y est donc tangentiel à un cercle centré sur l'axe X-X), des extrémités de cette largeur respectivement du côté extrados et du côté intrados du bras structural 30. Les positions yeKoz et yiKoz sur l'axe Y-Y sont 30 mesurées par rapport à une origine prise au milieu de la zone interdite de dessin 32. Alors la surface tridimensionnelle du carénage 50 est également paramétrée par un ensemble de points. 3039598 7 On note ainsi Ai et Ae les points d'extrémité amont par rapport au flux d'air de la surface tridimensionnelle du carénage 50, respectivement du côté intrados et du côté extrados du bras structural 30. Les points d'extrémité amont A et Ae sont de préférence alignés axialement mais on autorise une tolérance telle que leurs positions axiales soient distantes d'au plus un dixième de la corde de l'aube de redresseur : XAi= XAe± O.1COGV Afin de recouvrir l'organe mécanique 40, chaque point d'extrémité amont se trouve en amont de l'extrémité amont de l'organe mécanique 40 : XAi,e roi,e hKoz Les points Di, De sont avantageusement alignés axialement, à un dixième de la corde de l'aube 20 de redresseur près : Xpi = Xpe ± O.1COGV 15 Avantageusement, la position axiale des points d'extrémité aval est adaptée à celle des points de hauteur maximale pour limiter la pente de la surface tridimensionnelle à moins de 30%. La minimisation de la pente permet de diminuer les gradients de pression défavorables et d'éviter les décollements de l'écoulement. Enfin la surface tridimensionnelle est paramétrée par deux points extrêmes 20 latéraux B' Be. Ces points correspondent aux extrémités de la plus grande section transversale de l'organe mécanique 40 mesurée selon l'axe Y-Y. On note xB, et XBe les positions axiales de ces points, et yB, et yB, leur position selon l'axe Y-Y par rapport au centre de la zone interdite de dessin 32. Pour que la surface tridimensionnelle recouvre l'organe mécanique 40 on a : Y.13i YiKOZ YBe YeKOZ 25 Cependant, l'encombrement maximal selon l'axe Y-Y, et donc les positions YB1 etyBe, sont contraints par la largeur SoGv du canal entre le bras structural 30 et l'aube 20 de redresseur adjacente : yBie SOGV - 3039598 9 Les points B,, Be sont avantageusement alignés axialement, à un dixième de la corde de l'aube 20 de redresseur près : xBi = xBe ± 0.1coGv Comme visible sur la figure 2b, la surface tridimensionnelle du carénage 50 est avantageusement tangente à la plate-forme 15 aux points B, et Be pour limiter 5 les perturbations du flux d'air dans la veine. De plus, les positions axiales des points extrêmes latéraux et des points de hauteur maximale sont avantageusement distantes au plus d'un dixième de la corde de l'aube 20 de redresseur. 10 Le paramétrage indiqué ci-avant permet donc de préserver les performances aérodynamiques de la veine secondaire d'une turbomachine à double-flux, et donc d'améliorer le taux de dilution, sans impacter la garde au sol de l'aéronef sur lequel la turbomachine est installée. REVENDICATIONS1. Ensemble de redressement de flux d'air de turbomachine comprenant : - une plate-forme (15) cylindrique centrée sur un axe (X-X), - au moins une aube (20) de redresseur s'étendant à partir de la plate-forme, et - un organe mécanique (40) en saillie à partir de la plate-forme (15), l'ensemble de redressement étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un carénage (50) de l'organe mécanique en saillie, le carénage présentant une surface tridimensionnelle définie par : - au moins un point d'extrémité amont (A' Ae) situé axialement en amont de l'organe mécanique (40) par rapport à la direction d'écoulement de l'air dans la turbomachine, et - au moins un point d'extrémité aval (C' Ce) situé axialement en aval de l'organe mécanique, la surface tridimensionnelle étant tangente à la plate-forme aux points d'extrémités amont et aval (A,, Ae, CI, Ce). 2. Ensemble de redressement de flux d'air selon la revendication 1, dans lequel l'aube de redresseur (20) comprend un bord d'attaque (21), et la position axiale de chaque point d'extrémité amont (A,, Ae) de la surface tridimensionnelle est définie par : XBA 0.25CoGv G XA G XiKoz OÙ XA est la position axiale du point d'extrémité amont de la surface tridimensionnelle, xBA est la position axiale du bord d'attaque (21) de l'aube (20) de redresseur, CoGv est la corde de l'aube (20) de redresseur, et XiKoz est la position axiale de l'extrémité amont de l'organe mécanique (40). 3. Ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la surface tridimensionnelle est en outre définie par au moins un point de hauteur maximale (D' De) par rapport à la plate-forme (15) au droit d'un point de hauteur maximal de l'organe mécanique par rapport à la plate-forme, et la surface 3039598 11 tridimensionnelle présente, entre ce point (Di, De) et un point d'extrémité aval (Ci, Ce), une pente inférieure à 30%. 4. Ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications 5 précédentes, comprenant en outre un bras structural (30) s'étendant radialement par rapport à l'axe (X-X), dans lequel la surface tridimensionnelle du carénage (50) est définie par un point d'extrémité amont (A,) du côté de l'intrados du bras structural (30), et un point d'extrémité amont (Ac) du côté de l'extrados, lesdits points présentant des positions 10 axiales distantes au plus de 0,1 cocu- 5. Ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un bras structural (30) s'étendant radialement par rapport à l'axe (X-X), 15 dans lequel la surface tridimensionnelle du carénage (50) est définie par un point d'extrémité aval (Ci) du côté de l'intrados du bras structural (30), et un point d'extrémité aval (Ce) du côté de l'extrados, lesdits points présentant des positions axiales distantes au plus de 0,1 cocu- 20 6. Ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un bras structural (30) s'étendant radialement par rapport à l'axe, dans lequel la surface tridimensionnelle du carénage présente une plus grande section mesurée selon un axe (Y-Y) orthogonal au premier, et la surface est en 25 outre définie par deux points extrêmes latéraux (B,, Be) correspondant aux extrémités de ladite plus grande section respectivement du côté intrados et extrados du bras structural (30), les positions axiales desdits points étant distantes d'au plus 0,1 COGV - 30 7. Ensemble de redressement selon la revendication 6, dans lequel la surface tridimensionnelle est en outre définie par un point de hauteur maximale (D,) par rapport à la plate-forme du côté de l'intrados du bras structural (30) et un point de hauteur maximale (De) par rapport à la plate-forme du côté de l'extrados du bras 3039598 12 structural (30), et les positions axiales des points extrêmes latéraux et des points de hauteur maximale sont distantes d'au plus 0.1 cocu- 8. Ensemble de redressement selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel la 5 surface tridimensionnelle du carénage (50) est tangente à la plate-forme aux points extrêmes latéraux. 9. Ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe mécanique (40) en saillie est l'un parmi le groupe 10 comprenant : un arbre radial, une boite de renvoi d'angle d'un arbre radial, un élément de connexion électrique, hydraulique ou pneumatique, engrenage intermédiaire d'entraînement d'un arbre radial. 15 10. Turbomachine, comprenant un ensemble de redressement de flux d'air selon l'une des revendications précédentes.