Brevet FR3072607A1 — publié le 20190426

TURBOMACHINE COMPRENANT UN ENSEMBLE DE REDRESSEMENT DOMAINE [1] La présente invention concerne un étage de redressement d'un flux d'air pour une turbomachine, et plus particulièrement un ensemble de redressement de flux d'air positionné en aval d'une soufflante, dans un flux secondaire. CONTEXTE [2] Une turbomachine à double flux comprend une soufflante dont le flux en sortie se divise en un flux primaire, dirigé vers les compresseurs, la chambre de combustion puis les turbines de la turbomachine, et un flux secondaire fournissant une part essentielle de la poussée. [3] Afin de limiter les pertes aérodynamiques et donc améliorer la poussée, il est nécessaire de redresser le flux secondaire de manière à ce qu'il s'écoule, autant que possible dans une direction axiale. [004] Les turbomachines comprennent, pour ce faire, des ensembles de redressement comprenant des aubes fixes communément appelées OGV (acronyme de l'anglais Outlet Guide Vane) ayant un bord d'attaque et un bord de fuite entre lesquels s'étendent une face d'intrados et une face d'extrados permettant de redresser le flux d'air. [005] Dans l'optique de réduire la masse d'une turbomachine certaines pièces, habituellement métalliques, sont peu à peu remplacées par des pièces en matériaux composites. C'est notamment le cas des étages de redressement qui peuvent être réalisés en matériaux composites, étant donné qu'ils sont placés dans les parties froides de la turbomachine, c'est- à-dire en amont de la chambre de combustion, et ne sont donc pas soumis à de fortes chaleurs. [006] La demande de brevet WO 2014/076408, au nom de la demanderesse, divulgue, comme représenté sur la figure 1, un ensemble 10 2 de redressement d'un flux d'air d'une turbomachine, comprenant deux viroles 12, 14 coaxiales respectivement radialement interne et externe entre lesquelles s'étendent des aubes 16 de stator fixées à une première portion d'extrémité 18 sur la virole 12 radialement interne et à une seconde portion 5 d'extrémité 20 sur la virole 14 radialement externe. Les aubes 16 peuvent être réalisées en matériau composite et comprennent une partie 22 utile s'étendant entre les deux portions d'extrémité 18, 20 et définissant une face intrados 21 et une face extrados 23 pour redresser le flux d'air. [7] Si un tel ensemble permet d'alléger la turbomachine, il reste toutefois 10 perfectible. [8] Premièrement, pour gagner en masse, la section des aubes pourrait être d'avantage réduite, toutefois les efforts auxquels sont soumises les aubes en fonctionnement ne permettent pas actuellement de réduire la section des aubes sans engendrer un risque accru de déliaison des couches 15 de fibres constitutives des aubes. [9] Deuxièmement, l'efficacité de l'ensemble de redressement de l'art antérieur n'est pas optimale. En effet, on a pu constater la formation de tourbillons au voisinage de l'extrados des aubes, au niveau de la fixation des aubes avec la virole radialement interne, ces tourbillons générant alors une 20 turbulence dans le flux d'air en sortie de l'ensemble de redressement qui réduit le rendement propulsif de la turbomachine. [10] En outre, en fonctionnement, l'ensemble de redressement est soumis à un effort de torsion autour de son axe qui est appliqué sur la virole interne ou la virole externe, ce qui tend à faire tourner la virole interne relativement 25 à la virole externe. Aussi une simple réduction de la masse des aubes, et plus particulièrement de leur section, ne saurait permettre d'accroître leur résistance mécanique. [11] La figure 2 représente une demi-coupe simplifiée d'une turbomachine 24 comprenant d'amont en aval une roue de soufflante 25, un ensemble de 30 redressement 10 et des bras structurants 26 permettant le passage de servitudes tels que des câbles ou tuyaux par exemple. 3 [12] Par ailleurs, les bras structurants 26 permettent d'assurer la rigidité de la turbomachine 24 et la reprise d'efforts relative à la liaison avec l'avion. [13] De tels bras structurants 26 augmentent la masse de la turbomachine 24 et peuvent perturber l'écoulement d'air en sortie de l'ensemble de 5 redressement 10. [14] Si l'augmentation de l'angle d'inclinaison peut apparaitre souhaitable pour réduire les tourbillons d'air au niveau de la virole radialement interne, cela s'avère toutefois préjudiciable à la tenue mécanique de l'ensemble lorsque l'ensemble doit assurer une fonction structurante, par exemple la 10 reprise d'efforts relative à la liaison avec l'avion. [15] L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. RESUME DE L'INVENTION [16] A cet effet, l'invention concerne une turbomachine à double flux 15 comprenant une roue de soufflante agencée à l'extrémité amont de la turbomachine et un ensemble de redressement positionné axialement en aval de la roue de soufflante, ledit ensemble comprenant deux viroles coaxiales radialement interne et externe entre lesquelles s'étendent des aubes en matériau composite, la virole radialement interne étant agencée 20 autour d'un compresseur et délimitant avec la virole radialement externe une veine annulaire d'écoulement d'un flux d'air secondaire, les aubes étant fixées à une première portion d'extrémité à la virole radialement interne et à une seconde portion d'extrémité à la virole radialement externe, les aubes comprenant en outre une partie utile s'étendant entre lesdites première et 25 seconde portions d'extrémité, caractérisée en ce que : - pour chaque aube, dans un plan perpendiculaire à l'axe des viroles radialement interne et externe, une droite passant par une jonction entre lesdites première et seconde portions d'extrémité et la partie utile forme avec un rayon de la virole radialement interne passant par la jonction entre 4 ladite première portion d'extrémité et la partie utile de ladite aube un angle a tel que 0° REVENDICATIONS1. Turbomachine (30) à double flux comprenant une roue de soufflante (38) agencée à l'extrémité amont de la turbomachine (30) et un ensemble de redressement (28) positionné axialement en aval de la roue de soufflante (38), ledit ensemble (28) comprenant deux viroles (32, 34) coaxiales radialement interne et externe entre lesquelles s'étendent des aubes (36) en matériau composite, la virole radialement interne (32) étant agencée autour d'un compresseur et délimitant avec la virole radialement externe (34) une veine annulaire d'écoulement d'un flux d'air secondaire, les aubes (36) étant fixées à une première portion d'extrémité (44) à la virole radialement interne (32) et à une seconde portion d'extrémité (46) à la virole radialement externe (34), les aubes (36) comprenant en outre une partie utile (48) s'étendant entre lesdites première et seconde portions d'extrémité (44, 46), caractérisée en ce que : - pour chaque aube (36), dans un plan perpendiculaire à l'axe des viroles (32, 34) radialement interne et externe, une droite (d) passant par une jonction entre lesdites première et seconde portions d'extrémité (44, 46) et la partie utile (48) forme avec un rayon (R) de la virole radialement interne (32) passant par la jonction entre ladite première portion d'extrémité (44) et la partie (46) utile de ladite aube (36) un angle a tel que 0° 2. Turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle la virole radialement interne (32) présente un diamètre compris entre 1000 mm et 1600 mm. 3. Turbomachine selon la revendication 2, dans laquelle l'angle a est compris entre 10 et 30 degrés. 16 4. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 2 à 3, dans laquelle le diamètre de la virole interne (32) est compris entre 1000 mm et 1200mm et le nombre d'aubes (36) est compris entre 30 et 40. 5. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 3, dans 5 laquelle le diamètre de la virole radialement interne (32) est de 1000 mm, l'angle a est de 100 et l'ensemble comprend 45 aubes (36). 6. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le diamètre de la virole radialement interne (32) est de 1100 mm, l'angle a est de 30° et l'ensemble comprend 30 aubes (36). 10 7. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le diamètre de la virole radialement interne (32) est de 1200 mm, l'angle a est de 20° et l'ensemble comprend 36 aubes (36). 8. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle la veine secondaire est dépourvue de bras structurant en amont de 15 l'ensemble de redressement (28). 9. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins l'une parmi la première portion d'extrémité (44) ou la seconde portion d'extrémité (46) est recourbée dans un premier sens en direction circonférentielle par rapport à la partie utile de l'aube. 20 10. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle la première portion d'extrémité (44) ou la seconde portion d'extrémité (46) est recourbée dans un premier sens en direction circonférentielle par rapport à la partie utile (48) de l'aube (36), et l'autre de la seconde portion d'extrémité (46) ou de la première portion d'extrémité (44) 25 est recourbée dans un second sens opposé au premier sens. 11. Turbomachine (30) selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans laquelle ledit premier sens circonférentiel est orienté vers une face extrados (52) d'une aube (36) adjacente. 12. Turbomachine (30) selon la revendication 9, dans laquelle la seconde portion d'extrémité (46) comprend une première bande de liaison à la virole radialement externe (34) recourbée dans le premier sens 17 en direction circonférentielle par rapport à la partie utile (48) de l'aube (36) et une seconde bande de liaison à la virole radialement externe (34) recourbée dans un second sens circonférentiel opposé au premier sens circonférentiel. 5 13. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle la première portion d'extrémité (44) est sensiblement rectiligne et s'étend sensiblement dans le prolongement de la partie utile (48) de l'aube (36). 14. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 10 13, dans laquelle la virole radialement interne (32) comprend, sur sa périphérie radialement externe, des décrochés (56) aptes à recevoir la première portion d'extrémité (44) des aubes (36). 15. Turbomachine (30) selon la revendication 14, dans laquelle la virole radialement interne (32) comprend un nombre de décrochés 15 (56) identique au nombre d'aubes (36) de l'ensemble (28). 16. Turbomachine (30) selon la revendication 1 ou selon la revendication 3 dépendant directement de la revendication 1 ou selon l'une quelconque des revendications 8 à 15 dépendant directement soit de de la revendication 1, soit de de la revendication 3 dépendant directement de la 20 revendication 1, dans laquelle, la virole externe présente un diamètre de de 2000 à 2800 mm.