Brevet FR3081913A1 — publié le 20191206

AUBE DE TURBOMACHINE COMPORTANT UNE AILETTE ANTI-TOURBILLONS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une aube de turbomachine réalisée pour limiter les perturbations se formant au niveau de la tête de l'aube mobile. L'invention concerne plus particulièrement une aube comportant une ou plusieurs ailettes latérales. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un compresseur axial de turbomachine, un écoulement d'air secondaire se produit entre la tête de l'aube et le carter fixe délimitant la veine d'écoulement d'air. Cet écoulement a lieu sous la forme de tourbillons, ce qui produit par conséquent des pertes aérodynamiques réduisant le rendement du compresseur. Ces tourbillons ont aussi un impact sur le pompage du compresseur. Pour limiter cette formation de turbulences, le document FR2867506 décrit une pale comportant une ailette prolongeant latéralement la face de sommet de la pale, en faisant saillie par rapport à la paroi d'intrados de la pale. L'invention a pour but de proposer une aube comportant des ailettes qui est conçue de manière à résoudre les inconvénients cités précédemment. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose une aube de turbomachine comprenant un pied et une pale comportant un plan principal médian d'orientation principale longitudinale et radiale, qui est portée par le pied, la pale comportant un bord d'attaque situé à une extrémité longitudinale amont, un bord de fuite situé à une extrémité longitudinale en aval du bord d'attaque par rapport à un flux de gaz circulant autour de la pale, une paroi d'intrados et une paroi d'extrados situées latéralement à distance l'une de l'autre et reliant chacune le 2 bord d'attaque au bord de fuite, et un sommet situé à l'extrémité radiale externe libre de la pale, caractérisée en ce que la pale comporte plusieurs ailettes qui sont portées par au moins l'une de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados et qui sont 5 décalées radialement l'une par rapport à l'autre, et en ce que lesdites ailettes sont conformées de manière à canaliser une partie du flux de gaz s'écoulant le long de la dite au moins l'une de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados en direction du sommet de la pale. La redirection du flux d'air vers le sommet de l'aube permet d'atténuer 10 la formation de tourbillons en particulier au niveau du sommet de l'aube. De plus, les ailettes permettent de minimiser à la fois les tourbillons et les fuites de flux entre les parois d'intrados et d'extrados qui se produisent au niveau du sommet de l'aube. Le traitement sur le flux d'air a aussi tendance à ré-énergiser la couche 15 limite des profils aérodynamiques de l'aube à proximité de son sommet, en améliorant encore l'effet de retardement du décrochage du flux. Eviter un tel décrochage évite la formation des tourbillons associés et permet en particulier de plaquer autant que possible le flux contre l'aube. De préférence, chaque ailette comporte un centre déterminé selon la 20 direction longitudinale, et le centre de chaque ailette est décalé longitudinalement par rapport au centre de chaque autre ailette radialement adjacente. De préférence, au moins une ailette comporte une extrémité longitudinale qui est située radialement au niveau du sommet de la pale. De préférence, la valeur de l'épaisseur radiale de chaque ailette 25 correspond sensiblement à 10% de l'épaisseur maximale de la pale, prise au niveau de ladite ailette. De préférence, la distance radiale entre chaque ailette et le pied de l'aube est comprise entre 25% et 100% de la dimension radiale de l'aube. De préférence, chaque ailette est inclinée par rapport à la direction longitudinale d'un angle compris dans l'intervalle [-45°; 451. 3 De préférence, les ailettes sont inclinées par rapport à la direction longitudinale selon des angles différents. De préférence, la pale comporte plusieurs ailettes portées par l'une de la paroi d'extrados ou de la paroi d'intrados. 5 De préférence, ladite au moins une ailette comporte une extrémité amont et une extrémité aval qui sont décalées longitudinalement vers l'intérieur de la pale par rapport au bord d'attaque et au bord de fuite. De préférence, la forme de chacune de l'extrémité amont et de l'extrémité aval est choisie parmi une forme arrondie ou effilée. 10 De préférence, la longueur longitudinale de ladite au moins une ailette est supérieure ou égale à 25% de la longueur curviligne de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados. L'invention concerne aussi un rotor de turbomachine comportant une pluralité d'aubes selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui sont 15 réparties régulièrement autour de l'axe principal de rotation du rotor. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : 20 - la figure 1 est une représentation schématique d'une aube de turbomachine comportant des ailettes selon l'invention; - la figure 2 est un détail à plus grande échelle de la pale de l'aube représentée à la figure 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS 25 On a représenté à la figure 1 une aube 10 de turbomachine, et plus particulièrement une aube 10 pour un compresseur de turbomachine qui comporte un pied 12 pour le montage de l'aube 10 sur un rotor 16 de la turbomachine et une pale 14 4 d'orientation principale radiale par rapport à l'axe principal du rotor 16 qui est apte à coopérer avec le flux de gaz s'écoulant au travers de la turbomachine. La pale 14 est définie par un bord d'attaque 24 qui est situé à une extrémité longitudinale amont de la pale, un bord de fuite 26 situé à une extrémité 5 longitudinale aval de la pale, et donc en aval du bord d'attaque, une paroi d'intrados, une paroi d'extrados 30 située latéralement à distance de la paroi d'intrados 28, et un sommet 32 situé à l'extrémité radiale externe de la pale, située la plus éloignée du pied 12 de l'aube 10. Comme on peut le voir aux figures, la pale 14 comporte aussi des 10 ailettes 34 portées par la paroi d'extrados 30. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée au nombre d'ailettes 34 que la pale 14 porte. Ainsi, comme on peut le voir à la figure 1, la pale 14 porte deux ailettes et à la figure 2, la pale 14 porte trois ailettes 34. Aussi, la pale 14 peut comporter un plus grand nombre d'ailettes 34. 15 De plus, ici, les ailettes 34 sont formées sur la paroi d'extrados 30. Il sera compris que la pale 14 peut aussi comporter au moins une ailette 34 qui est portée par la paroi d'intrados 28. Les ailettes 34 ont pour fonction de canaliser une partie des lignes de courant s'écoulant le long de la paroi de la pale 14 (ici la paroi d'extrados 30), au niveau 20 de son sommet 32, pour les rediriger en direction du le sommet 32 et vers le jeu radial 36 formé entre le sommet 32 de la pale 14 et le carter fixe 38. La canalisation de ces lignes de courant influence les pressions locales, ce qui a pour conséquence de limiter les échanges de flux intrados-extrados au niveau du jeu radial 36 et aussi de limiter les tourbillons en particulier les tourbillons qui se forment 25 à proximité du sommet d'aube. A cet effet, les ailettes participant au guidage de flux permettent de traiter la surpression intrados qui est responsable des migrations des lignes de courant intrados vers l'extrados, au niveau du jeu radial 36. Les ailettes vont donc avoir pour fonction d'empêcher la migration des lignes de courant de flux vers la tête. La formation 5 de tourbillon au niveau du jeu radial 36 est minimisée, ce qui permet d'améliorer la performance de la turbomachine. Comme on peut le voir plus en détails la figure 2, chaque ailette 34 est principalement rectiligne et consiste en une surépaisseur formée sur la paroi de la pale 5 14. Chaque ailette 34 s'étend globalement selon la direction principale longitudinale qui est la direction de l'axe du rotor 16. L'ailette 34 comporte ainsi une extrémité longitudinale amont 34A située proche du bord d'attaque 24 de la pale 14 et une extrémité longitudinale aval 34B 10 qui est située proche du bord de fuite 26 de la pale. L'extrémité amont 34A de l'ailette 34 est décalée longitudinalement vers l'intérieur de la pale 14, c'est-à-dire ici vers l'aval, par rapport au bord d'attaque 24 et l'extrémité aval 34B de l'ailette 34 est décalée longitudinalement vers l'intérieur de la pale 14, c'est-à-dire ici vers l'amont par rapport au bord de fuite 26. 15 Chaque ailette 34 est définie par une pluralité de paramètres qui varient en fonction des caractéristiques de la turbomachine. Aussi, ces paramètres sont différents pour différentes ailettes 34 d'une même pale 14. Chaque ailette 34 délimite, avec une droite D orientée longitudinalement, un angle 40 qui est compris dans l'intervalle [-45°; 45°]. Ici, l'angle 40 20 est positif et supérieur à 0°. Lorsque la pale 14 comporte plusieurs ailettes 34, comme on peut le voir à la figure 2, deux ailettes 34 adjacentes sont de préférence inclinées l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire que l'angle 40 associé à une ailette 34 est différent de l'angle 40 associé l'autre ailette 34. 25 L'angle d'inclinaison des ailettes 34 est déterminé en fonction de la configuration de l'écoulement étudié. En effet, plus l'extrados présente une décélération importance, plus la valeur de l'angle 40 est proche de 0°, afin de ne pas risquer de décrochage. A l'inverse, si la re-compression extrados est modérée, la valeur de l'angle 40 est plus importante. 6 Une valeur négative de l'angle 40 a principalement lieu lorsque les ailettes 34 sont portées par la paroi d'intrados 28. Chaque ailette 34 comporte une longueur 42 mesurée globalement selon la direction principale longitudinale. 5 La longueur 42 de chaque ailette 34 est supérieure ou égale à 25% de la longueur curviligne de la paroi d'extrados, mesurée selon la direction longitudinale. Ici aussi, lorsque la pale 14 comporte plusieurs ailettes 34, deux ailettes 34 adjacentes sont de longueurs différentes. De même, chaque ailette 34 comporte un centre qui est déterminé 10 selon la direction longitudinale et les positions longitudinales des centres des ailettes 34 par rapport à la pale 14 sont différentes les unes des autres. C'est-à-dire que le centre de chaque ailette 34 est décalé longitudinalement par rapport au centre de chaque autre ailette 34 et en particulier par rapport au centre de chaque ailette qui lui est radialement adjacente 15 Chaque ailette 34 est en outre définie par son épaisseur radiale 44, sa hauteur mesurée perpendiculairement à la paroi d'extrados 30 et la forme de ses extrémités longitudinales 34A, 34B, qui peut être arrondie ou bien effilée. La valeur de l'épaisseur radiale 44 de chaque ailette correspond sensiblement à 10% de l'épaisseur maximale de la pale, prise au niveau de ladite ailette, 20 entre la surface externe de paroi d'extrados 30 et la surface externe de paroi d'intrados 28. Les ailettes 34 sont réparties radialement sur l'aube 10 dans un tronçon de l'aube 10, dont la distance entre l'extrémité radiale interne de ce tronçon et le pied de l'aube est égale à sensiblement 25% de l'étendue radiale de l'aube 10 et la distance entre l'extrémité radiale externe de ce tronçon et le pied de l'aube est égale à sensiblement 25 100% de l'étendue radiale de l'aube, c'est-à-dire jusqu'au sommet 32 de l'aube 10. C'est-à-dire que la distance radiale entre le centre radial de chaque ailette 34 et le pied 12 de l'aube est comprise entre sensiblement 25% de l'étendue radiale de l'aube 10 et sensiblement 100% de l'étendue radiale de l'aube 10. Dans le cas d'une aube 10 de dimensions réduites, la répartition des 30 ailettes s'étend sur sensiblement tout le tronçon de l'aube 10 défini précédemment, 7 tandis que dans le cas d'une aube de dimensions plus importantes, la répartition des ailettes 34 s'étend sur une partie seulement du tronçon de l'aube 10 défini précédemment, qui est de préférence un quart radialement externe de l'aube, c'est-à-dire que la distance radiale entre chaque ailette 34 et le pied 12 de l'aube est comprise 5 entre 75% et sensiblement 100% de l'étendue radiale de l'aube 10. Aussi, de préférence, la pale 14 comporte une ailette 34 qui est située radialement à proximité du sommet 32 de la pale 14 et l'une de l'extrémité amont 34A ou de l'extrémité aval 34B de cette ailette 34 est située au niveau du sommet 32 de la pale 14. 10 La pale 14 comporte plusieurs ailettes 34, et comme on peut le voir aux figures, ces ailettes 34 sont décalées radialement l'une par rapport à l'autre. Deux ailettes adjacentes délimitent un conduit par lequel une partie du flux d'air est canalisée. Selon l'inclinaison et la position relatives de ces deux ailettes 34 adjacentes, la partie du flux d'air est canalisée vers une partie définie du sommet 32 de la 15 pale 14, afin d'avoir un effet sur les tourbillons dans cette partie. L'augmentation du nombre d'ailettes 34 permet de canaliser plus efficacement cette partie du flux d'air s'écoulant le long de la paroi d'extrados 30. Cependant, cette augmentation du nombre d'ailettes 34 implique une augmentation de la masse. 20 C'est pourquoi tous les paramètres liés à chaque ailette 34, ainsi que le nombre de celles-ci est déterminé à partir des conditions d'utilisation de la pale 14. L'invention a été décrite comme étant relative à la présence d'ailettes 34 de canalisation d'une partie du flux d'air s'écoulant le long de la paroi d'extrados 30 d'une pale 14 de compresseur. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à cette 25 seule application et que de telles ailettes 34 de canalisation peuvent aussi être présentes sur la paroi d'intrados de la pale 14 et que la pale 14 peut aussi être une pale de turbine de turbomachine. Dans le dernier cas, concernant une pale de turbine, la ou les ailette(s) réalisent une canalisation d'une REVENDICATIONS1. Aube (10) de turbomachine comprenant un pied (12) et une pale (14) comportant un plan principal médian d'orientation principale longitudinale et radiale, qui est portée par le pied, la pale (14) comportant un bord d'attaque (24) situé à une extrémité longitudinale amont, un bord de fuite (26) situé à une extrémité longitudinale en aval du bord d'attaque (24) par rapport à un flux de gaz circulant autour de la pale (14), une paroi d'intrados (28) et une paroi d'extrados (30) situées latéralement à distance l'une de l'autre et reliant chacune le bord d'attaque (24) au bord de fuite (26), et un sommet (32) situé à l'extrémité radiale externe libre de la pale (14), caractérisée en ce que la pale (14) comporte plusieurs ailettes (34) qui sont portées par au moins l'une de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados (30) et qui sont décalées radialement l'une par rapport à l'autre, et en ce que lesdites ailettes sont conformées de manière à canaliser une partie du flux de gaz s'écoulant le long de la dite au moins l'une de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados (30) en direction du sommet (32) de la pale (14). 2. Aube (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ailette (34) comporte un centre déterminé selon la direction longitudinale, et en ce que le centre de chaque ailette (34) est décalé longitudinalement par rapport au centre de chaque autre ailette (34) radialement adjacente. 3. Aube (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins une ailette (34), comporte une extrémité longitudinale (34A, 34B) qui est située radialement au niveau du sommet (32) de la pale (14). 4. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la valeur de l'épaisseur radiale (44) de chaque ailette (34) 9 correspond sensiblement à 10% de l'épaisseur maximale de la pale (14), prise au niveau de ladite ailette (34). 5. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce que la distance radiale entre chaque ailette (34) et le pied (12) de l'aube (10) est comprise entre 25% et 100% de la dimension radiale de l'aube (10). 6. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque ailette (34) est inclinée par rapport à la direction 10 longitudinale d'un angle (40) compris dans l'intervalle [-45°; 451. 7. Aube (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce que les ailettes (34) sont inclinées par rapport à la direction longitudinale selon des angles (40) différents. 15 8. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pale comporte plusieurs ailettes (34) portées par l'une de la paroi d'extrados (30) ou de la paroi d'intrados (28). 20 9. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque ailette (34) comporte une extrémité amont (34A) et une extrémité aval (34B) qui sont décalées longitudinalement vers l'intérieur de la pale (14) par rapport au bord d'attaque (24) et au bord de fuite (26). 25 10. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur longitudinale de chaque ailette (34) est supérieure ou égale à 25% de la longueur curviligne de la paroi d'intrados ou de la paroi d'extrados (30).