Brevet FR3104636A1 — publié le 20210618

L’invention se rapporte à un secteur de stator (30) pour de turbomachine d’aéronef, le secteur comportant un premier secteur de virole (34) ainsi que des pales de stator (40), chaque pale étant solidaire du premier secteur de virole (34) au niveau d’un premier élément (42a) parmi une tête de pale et un pied de pale. Selon l’invention, le premier élément (42a) d’au moins l’une des pales de stator (40) comporte une portion de fixation (52) solidarisée au premier secteur de virole (34), ainsi qu’au moins une portion libre (54) désolidarisée du premier secteur de virole (34), ladite portion libre (54) correspondant à une extrémité du premier élément (42a) selon une direction de la corde (53) de cet élément (42a). Figure pour l’abrégé : Figure 2. SECTEUR DE STATOR A CONCEPTION AMELIOREE POUR TURBOMACHINE D’AERONEF La présente invention se rapporte à une turbomachine d’aéronef, de préférence du type turboréacteur ou turbopropulseur. Plus particulièrement, l’invention concerne un secteur de stator, par exemple un secteur de redresseur destiné à équiper un compresseur de la turbomachine, de préférence un compresseur haute pression. Les turbomachines sont équipées de compresseurs réalisés par l’alternance de roues mobiles et de roues fixes, ces dernières étant communément appelées « redresseurs ». Chaque redresseur est réalisé à l’aide de deux viroles concentriques sur lesquelles sont fixées des pales de stator, respectivement au niveau des têtes de pale et des pieds de pale. Le redresseur est généralement formé à l’aide de plusieurs secteurs de redresseurs agencés bout-à-bout selon la direction circonférentielle, ou bien à l’aide d’un secteur de redresseur unique, s’étendant sur 360° ou environ 360°. Les jonctions entre les viroles et les têtes et/ou pieds de pale forment habituellement des zones de fortes contraintes, en particulier aux extrémités axiales de ces têtes / pieds de pale, correspondant aux bords d’attaque et aux bords de fuite de ces têtes et pieds de pale. Le redresseur se trouve ainsi fragilisé mécaniquement au niveau de ces zones rigides fortement contraintes, sujettes à l’apparition de criques et de ruptures. Il subsiste donc un besoin d’optimisation de la conception des secteurs de redresseur de compresseur, de manière à améliorer leur tenue mécanique. Ce besoin existe de manière identique ou analogue pour tout secteur de stator de la turbomachine. Pour répondre au moins partiellement à ce besoin, l’invention a pour objet un secteur de stator pour turbomachine d’aéronef, de préférence un secteur de redresseur pour compresseur de turbomachine d’aéronef, le secteur comportant un premier secteur de virole ainsi que des pales de stator, chaque pale étant solidaire du premier secteur de virole au niveau d’un premier élément parmi une tête de pale et un pied de pale. Selon l’invention, ledit premier élément d’au moins l’une des pales de stator comporte une portion de fixation solidarisée au premier secteur de virole, ainsi qu’au moins une portion libre désolidarisée du premier secteur de virole, ladite portion libre correspondant à une extrémité du premier élément selon une direction de la corde de cet élément. En prévoyant cette portion libre au niveau de la zone habituellement la plus contrainte du pied / de la tête de pale, la tenue mécanique du secteur s’en trouve avantageusement améliorée. En effet, la portion libre n’étant plus solidarisée au premier secteur de virole, elle peut se déformer plus aisément, sans générer de contraintes excessives. Les risques de criques et de cassures sont ainsi avantageusement réduits au niveau des jonctions entre le secteur de virole et les têtes / pieds de pale. Préférentiellement, l’invention prévoit par ailleurs au moins l’une des caractéristiques additionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison. De préférence, ladite portion libre s’étend sur une distance supérieure à 10% de la longueur de la corde du premier élément, et préférentiellement inférieure à 40% de cette longueur. De préférence, ledit premier élément de chacune des pales de stator comporte la portion de fixation solidarisée au premier secteur de virole, ainsi que ladite au moins une portion libre désolidarisée du premier secteur de virole. De préférence, le premier secteur de virole est solidaire de crochets de fixation. De préférence, ladite portion libre se trouve du côté d’un bord de fuite de la pale de stator, et/ou le premier élément correspond à la tête de pale. Néanmoins, en fonction de la zone habituellement la plus contrainte mécaniquement, la portion libre pourrait alternativement se trouver du côté d’un bord d’attaque de la pale de stator, et/ou le premier élément pourrait alternativement correspondre au pied de pale. A cet égard, il est noté qu’au niveau du pied et/ou de la tête de pale, deux portions libres pourraient être agencées respectivement de part et d’autre de la portion de fixation, sans sortir du cadre de l’invention. De préférence, le secteur comporte un second secteur de virole sur lequel est solidarisé un second élément parmi la tête de pale et le pied de pale de chacune des pales de stator. Ici également, il est noté qu’une ou deux portions libres pourraient être agencées sur l’un ou l’autre des premier et second éléments, ou bien sur chacun de ces deux éléments formant le pied de pale et la tête de pale. Selon un premier mode de réalisation préféré, la portion libre du premier élément de la pale se trouve axialement en saillie à partir du premier secteur de virole. Selon un second mode de réalisation préféré, une encoche est définie radialement entre la portion libre du premier élément de la pale, et le premier secteur de virole, ladite encoche présentant une épaisseur radiale préférentiellement comprise entre 0,05 et 0,5 mm. Cette tranche de valeurs permet l’obtention d’un déchargement satisfaisant au niveau de la portion libre, sans impacter sensiblement la fonction aérodynamique de la pale de stator. De préférence, le secteur est réalisé d’une seule pièce, préférentiellement par fabrication additive. L’invention a également pour objet une turbomachine d’aéronef comprenant un compresseur, de préférence un compresseur haute pression, comportant au moins un secteur de redresseur tel que décrit ci-dessus. Alternativement, il pourrait s’agir d’un secteur de stator de turbine de la turbomachine, c’est-à-dire un secteur de distributeur. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; représente une vue en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef selon l’invention ; représente une vue partielle en coupe longitudinale du compresseur haute pression équipant la turbomachine montrée sur la figure précédente ; est une vue en perspective d’un secteur de redresseur destiné à former une partie d’un redresseur du compresseur haute pression montré sur la figure précédente, le secteur se présentant sous la forme d’un premier mode de réalisation préféré de l’invention ; est une vue en coupe transversale de l’une des pales du secteur de redresseur montré sur la figure précédente, selon un plan de coupe traversant la tête de pale ; est une vue en coupe longitudinale d’un secteur de redresseur selon un second mode de réalisation préféré de l’invention ; et est une vue en perspective du secteur de redresseur montré sur la figure précédente. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d’abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 100 d’aéronef, selon l’invention. Il s’agit ici d’un turboréacteur à double flux et à double corps. Néanmoins, il pourrait s’agir d’une turbomachine d’un autre type, par exemple un turbopropulseur, sans sortir du cadre de l’invention. Le turboréacteur 1 présente un axe longitudinal 3 autour duquel s’étendent ses différents composants. Elle comprend, d’amont en aval selon une direction principale d’écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 2, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 8, une turbine haute pression 10 et une turbine basse pression 12. Ces éléments délimitent une veine primaire 14 traversée par un flux primaire 14’, tandis qu’une veine secondaire 16 entoure la veine primaire en étant délimitée partiellement par un carter de soufflante 18 et traversée par un flux d’air secondaire 16’. La figure 2 montre une partie du compresseur haute pression 6, et en particulier l’un de ses étages formé par un redresseur 20 et une roue mobile 22 portant des aubes de rotor 24. La roue mobile 22 est située en amont du redresseur 20, en rapport avec une direction principale 7 d’écoulement du flux primaire 14’ à travers le redresseur. Le redresseur 20 est ici formé à l’aide de plusieurs secteurs de redresseur 30, dont l’un d’eux est représenté sur la figure 3. Les secteurs de redresseur 30 s’étendent autour de l’axe 3, selon une étendue angulaire par exemple de l’ordre de 15 à 90°. Ils sont destinés à être agencés bout-à-bout selon une direction circonférentielle 32 du redresseur 20, de manière à former une structure annulaire complète. Alternativement, le redresseur 20 pourrait être formé à l’aide d’un unique secteur de redresseur, de forme annulaire et s’étendant sur 360°, ou sur sensiblement 360° dans le cas où cette structure unique serait fendue. En référence conjointement aux figures 2 à 4, chaque secteur de redresseur 30 comprend un secteur de virole extérieure 34, dit premier secteur de virole, ainsi qu’un secteur de virole intérieure 36, dit second secteur de virole. Les deux secteurs de virole 34, 36 sont concentriques, centrés sur l’axe 3, et de longueur circonférentielle correspondant à la longueur circonférentielle totale du secteur de redresseur 30. Ce dernier est complété par des pales de stator 40, qui se succèdent selon la direction circonférentielle 32. Chaque pale comporte une tête de pale 42a, dite premier élément de pale, ainsi qu’un pied de pale 42b, dit second élément de pale. La tête et le pied de pale 42a, 42b correspondent aux extrémités de la pale 40 selon la direction radiale 44 du secteur de redresseur, en rapport à l’axe 3. La tête de pale 42a correspond à la zone de la pale qui assure la jonction mécanique avec la surface intérieure du secteur de virole extérieure 34, tandis que le pied de pale 42b correspond à la zone de la pale qui assure la jonction mécanique avec la surface extérieure du secteur de virole intérieure 36. Les deux secteurs de virole 34, 36 peuvent être équipés de crochets de fixation 48. Par exemple, pour le secteur de virole extérieure 34, deux crochets 48 coopèrent avec un carter de compresseur 50 pour assurer la fixation du secteur de redresseur 30. Ces crochets 48 sont solidaires du secteur de virole extérieure 34, et ils s’étendent radialement vers l’extérieur à partir de ce secteur de virole, puis axialement pour former l’extrémité du crochet. L’une des particularités de ce premier mode de réalisation préféré réside dans le fait que la tête de pale 42a de chaque pale 40 n’est pas entièrement solidarisée au secteur de virole extérieure 34. En effet, la tête de pale 42a comporte une portion de fixation 52 solidarisée à la surface intérieure du secteur de virole extérieure 34, ainsi qu’une portion libre 54, désolidarisée de ce secteur 34 en se trouvant axialement en saillie à partir de ce dernier. Plus précisément, la portion de fixation 52 s’étend vers l’aval à partir d’une première extrémité d’une corde 53 de la tête de pale 42a, cette première extrémité de corde 55 se situant du côté d’un bord d’attaque 56 de la pale. La portion de fixation 52 s’étend le long de la corde 53, et ce jusqu’à une extrémité aval du secteur de virole extérieure 34. La tête de pale 34 se poursuit ensuite selon la direction de la corde 53 par la portion libre 54, qui se projette donc axialement au-delà du secteur de virole extérieure 34, vers l’aval. Par conséquent, la portion libre 54 de la tête de pale 42a correspond à une extrémité aval de cette tête 42a, en saillie du secteur de virole 34 selon la direction de la corde 55. Cette portion libre 54 se trouve ainsi au niveau d’une seconde extrémité 57 de la corde 53, du côté du bord de fuite 58 de la pale 40. A cet égard, il est noté que la corde 53 doit être considérée de manière conventionnelle, à savoir comme le segment passant par le bord d’attaque et le bord de fuite de la tête de pale 42a. La tête de pale 42a se poursuit ainsi vers l’aval au-delà du secteur de virole extérieure 34, de manière à se désolidariser localement de ce secteur dans le but de conférer une souplesse au niveau de cette zone habituellement à forte contrainte. Néanmoins, l’implantation d’une telle portion libre 54 sur le bord de fuite de la tête de pale pourrait être remplacée ou combinée à l’implantation d’une portion libre similaire sur le bord d’attaque de la tête de pale, et/ou sur le bord de fuite du pied de pale, et/ou sur le bord d’attaque du pied de pale. Le choix de l’implantation / des implantations des portions libres 54 dépend des zones à fortes contraintes susceptibles d’être rencontrées au sein du secteur de redresseur 30. Ces implantations sont préférentiellement identiques sur toutes les pales 40 d’un même secteur de redresseur 30, même si des implantations différentiées peuvent être retenues sur la pluralité de pales du secteur 30, sans sortir du cadre de l’invention. La portion libre 54 s’étend sur une distance « d1 » qui est de préférence supérieure à 10% de la longueur « L » de la corde 53 de la tête de pale 42a. Cette distance « d1 » est également préférentiellement inférieure à 40% de cette même longueur de corde « L ». D’une manière générale, la distance « d1 » est adoptée de façon à bénéficier d’un compromis satisfaisant entre un bon déchargement mécanique de la pale, et la préservation de ses performances aérodynamiques. Selon un second mode de réalisation préféré de l’invention représenté sur les figures 5 et 6, le secteur de virole extérieure 34 s’étend vers l’aval jusqu’au bord de fuite 58 de la pale 40, ou au-delà. La portion libre 54 prend alors la forme d’une encoche 62, également dite fente de déchargement mécanique, définie radialement entre la surface intérieure du secteur de virole extérieure 34, et la portion libre 54. Cette encoche 62 est ouverte axialement vers l’aval, et ouverte circonférentiellement dans les deux sens. Pour l’obtention d’un bon compromis entre un déchargement mécanique satisfaisant de la pale, et la préservation de ses performances aérodynamiques, l’épaisseur radiale « Er » de cette encoche 62 est préférentiellement comprise entre 0,01 et 0,5 mm, et encore plus préférentiellement sensiblement égale à 0,3 mm. Quel que soit le mode de réalisation envisagé, le secteur de redresseur 30 est préférentiellement réalisée d’un seul tenant, par exemple par usinage ou fonderie, et encore plus préférentiellement par fabrication additive. Cette dernière technique permet en particulier d’atteindre aisément les valeurs faibles souhaitées pour l’épaisseur radiale « Er » de l’encoche 62. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’invention qui vient d’être décrite uniquement à titre d’exemples non limitatifs, et dans la limite de la portée des revendications annexées. Par exemple, si l’invention a été décrite en application à un secteur de redresseur de compresseur, elle pourrait s’appliquer de manière identique ou similaire à un secteur de distributeur d’une turbine de la turbomachine. Secteur de stator (30) pour turbomachine d’aéronef, de préférence un secteur de redresseur (30) pour compresseur (6) de turbomachine d’aéronef, le secteur comportant un premier secteur de virole (34) ainsi que des pales de stator (40), chaque pale étant solidaire du premier secteur de virole (34) au niveau d’un premier élément (42a) parmi une tête de pale et un pied de pale, caractérisé en ce que ledit premier élément (42a) d’au moins l’une des pales de stator (40) comporte une portion de fixation (52) solidarisée au premier secteur de virole (34), ainsi qu’au moins une portion libre (54) désolidarisée du premier secteur de virole (34), ladite portion libre (54) correspondant à une extrémité du premier élément (42a) selon une direction de la corde (53) de cet élément (42a). Secteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion libre (54) s’étend sur une distance (d1) supérieure à 10% de la longueur (L) de la corde (53) du premier élément (42a), et préférentiellement inférieure à 40% de cette longueur. Secteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier élément (42a) de chacune des pales de stator (40) comporte la portion de fixation (52) solidarisée au premier secteur de virole (34), ainsi que ladite au moins une portion libre (54) désolidarisée du premier secteur de virole (34). Secteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier secteur de virole (34) est solidaire de crochets de fixation (48). Secteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce ladite portion libre (54) se trouve du côté d’un bord de fuite (58) de la pale de stator (40), et/ou en ce que le premier élément (42a) correspond à la tête de pale. Secteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un second secteur de virole (36) sur lequel est solidarisé un second élément (42b) parmi la tête de pale et le pied de pale de chacune des pales de stator (40). Secteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion libre (54) du premier élément (42a) de la pale se trouve axialement en saillie à partir du premier secteur de virole (34). Secteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’une encoche (62) est définie radialement entre la portion libre (54) du premier élément (42a) de la pale, et le premier secteur de virole (34), ladite encoche (62) présentant une épaisseur radiale (Er) préférentiellement comprise entre 0,01 et 0,5 mm. Secteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu’il est réalisé d’une seule pièce, préférentiellement par fabrication additive. Turbomachine (100) d’aéronef comprenant un compresseur (6), de préférence un compresseur haute pression, comportant au moins un secteur de redresseur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes.