Brevet FR3103231A1 — publié le 20210521

Turbomachine à aubes ondulées L’invention concerne une turbomachine (1) comprenant une première roue aubagée (2) de premières aubes (21) et une deuxième roue aubagée (3) de deuxièmes aubes (31), la première roue aubagée (2) étant située directement en amont de la deuxième roue aubagée (3), les premières aubes (21) comprenant un bord d’attaque (21a) et un borde fuite (21b), les deuxièmes aubes (31) comprenant un bord d’attaque (31a) et un bord de fuite (31b), caractérisée en ce que le bord de fuite (21b) d’au moins une première aube (21) comprend une première zone ondulée (22), et en ce qu’au moins un parmi le bord d’attaque (31a) et le bord de fuite (31b) d’au moins une deuxième aube (31) comprend une deuxième zone ondulée (32). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Turbomachine à aubes ondulées La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines, et notamment des turbomachines pour aéronef. Dans les turbomachines, les roues aubagées, également appelées rangées d’aubes, ou bien encore roues à aubes, perçoivent les fluctuations du champ aérodynamique provoquées par la rotation des roues aubagées adjacentes. Les fluctuations aérodynamiques proviennent en particulier du sillage de la roue aubagée amont. Ces fluctuations du champ aérodynamique excitent les aubes. Lorsque la fréquence d’excitation se rapproche d’une fréquence propre d’un des modes des aubes, un phénomène de résonnance peut apparaître et ainsi amener une usure prématurée desdites aubes. La présente invention a donc pour but principal de réduire la réponse vibratoire des aubes en proposant turbomachine comprenant une première roue aubagée de premières aubes et une deuxième roue aubagée de deuxièmes aubes, la première roue aubagée étant située directement en amont de la deuxième roue aubagée, les premières aubes comprenant un bord d’attaque et un borde fuite, les deuxièmes aubes comprenant un bord d’attaque et un bord de fuite, caractérisée en ce que le bord de fuite d’au moins une première aube comprend une première zone ondulée, et en ce que qu’au moins un parmi le bord d’attaque et le bord de fuite d’au moins une deuxième aube comprend une deuxième zone ondulée. Les zones ondulées formées sur la première roue aubagée et la deuxième roue aubagée permettent d’une part de réduire l’excitation de la deuxième roue aubagée par la première roue aubagée par mélange du sillage de ladite première roue aubagée, et d’autre part de réduire la sensibilité de la deuxième roue aubagée au sillage de ladite première roue aubagée. De plus, la première zone d’ondulation et la deuxième zone d’ondulation permettent de réduire le flottement, le flottement étant le phénomène provoqué par l’air qui entre en résonnance autour des aubes dû au couplage aéroélastique. La réduction du flottement permet d’une part de limiter l’endommagement des aubes, et d’autre part de réduire le bruit provoqué par le flottement. La turbomachine peut également comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison suivant les possibilités techniques : - la première roue aubagée est mobile et la deuxième roue aubagée est fixe, la deuxième zone ondulée s’étendant entre 30% et 70% d’une hauteur des deuxièmes aubes, depuis un pied jusqu’à un sommet desdites deuxièmes aubes ; - la première roue aubagée est mobile et la deuxième roue aubagée est fixe, la première zone ondulée s’étendant entre 70% et 100% d’une hauteur des premières aubes, depuis un pied jusqu’à un sommet desdites premières aubes ; - la première roue aubagée est formée par une soufflante, et la deuxième roue aubagée est formée par des aubes directrices de sortie ; - laquelle la soufflante est située en amont d’une veine primaire et d’une veine secondaire, les aubes directrices de sortie étant situées dans la veine secondaire, la soufflante comprenant une première portion située en regard de la veine primaire et une deuxième portion située en regard de la veine secondaire, la première zone ondulée étant située uniquement sur la deuxième portion de ladite soufflante ; - la première zone ondulée présente des ondulations de forme variable sur une hauteur de la au moins une première aube ; - la deuxième zone ondulée présente des ondulations de forme variable sur une hauteur de la au moins une deuxième aube ; - la première zone ondulée présente un motif d’ondulation sinusoïdale ; - la deuxième zone ondulée présente un motif d’ondulation sinusoïdale ; - une pluralité de premières aubes comprend un bord de fuite qui comprend une première zone ondulée ; - toutes les premières aubes comprennent un bord de fuite qui comprend une première zone ondulée ; - au moins un parmi le bord d’attaque et le bord de fuite d’une pluralité de deuxièmes aubes comprend une deuxième zone ondulée ; - au moins un parmi le bord d’attaque et le bord de fuite de toutes les deuxièmes aubes comprend une deuxième zone ondulée. La pluralité des premières aubes comprenant son bord de fuite ayant une première zone ondulée pourra être choisie de manière que lesdites aubes soient angulairement réparties pour éviter un balourd, par exemple en étant diamétralement opposées ou par exemple en étant angulairement séparées de soixante degrés d’angle ou par exemple une aube sur deux ou une aube sur trois ou une aube sur cing par exemple en fonction du nombre des aubes de la première roue aubagée. Même sans aspect de balourd, une répartition du même type peut être considérée pour les deuxièmes aubes quand elles ne sont pas toutes pourvues d’ondulation dans la deuxième roue aubagée. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. la figure 1 est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation possible d’une turbomachine selon l’invention. La figure 2 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation possible d’une turbomachine selon l’invention. La figure 3 est une représentation schématique d’un troisième mode de réalisation possible d’une turbomachine selon l’invention. La figure 4a représente schématiquement des variantes d’ondulation possibles. La figure 4b représente schématiquement des variantes d’ondulation possibles. Comme illustré sur les figures 1, 2 et 3, une turbomachine 1 comprend une première roue aubagée 2 formé par une pluralité de premières aubes 21, et une deuxième roue aubagée 3 formé par une pluralité de deuxièmes aubes 31. Les premières aubes 21 et les deuxièmes aubes 31 sont disposées radialement autour d’un axe θ de la turbomachine. Les premières aubes 21 de la première roue aubagée 2 comprennent un bord d’attaque 21a, un bord de fuite 21b, un pied 21c et un sommet 21d. Les deuxièmes aubes 31 de la deuxième roue aubagée 3 comprennent également un bord d’attaque 31a, un bord de fuite 31b, un pied 31c et un sommet 31d. Les premières aubes 21 comprennent également une hauteur H2 qui correspond à la distance entre le pied 21c et le sommet 21d desdites premières aubes 21. De manière similaire, les deuxièmes aubes 31 comprennent une hauteur H3 qui correspond à la distance entre le pied 31c et le sommet 31d desdites deuxièmes aubes 31. La première roue aubagée 2 est située directement en amont de la deuxième roue aubagée 3. Les termes aval et amont sont considérés suivant l’écoulement du flux d’air dans la turbomachine 1. Ainsi, le flux d’air provenant du bord de fuite 21b des premières aubes 21 de la première roue aubagée 2 arrive directement sur le bord d’attaque 31a des deuxièmes aubes 1 de la deuxième roue aubagée 3. Dans les exemples de réalisation illustrés sur les figues 1, 2 et 3, la turbomachine 1 est une turbomachine à double flux à soufflante en entrée d’air et comportant en particulier un aubage de redresseur en flux secondaire. Toutefois l’invention n’est pas limitée à une turbomachine à double flux, et peut être utilisé dans d’autres types de turbomachine. Comme illustré sur les figures 1, 2 et 3, le bord de fuite 21b d’au moins une première aube 21 de la première roue aubagée 2 comprend une première zone ondulée 22. Selon une variante possible, une pluralité de premières aubes 21, ou bien toutes les premières aubes 21, peuvent comprendre une première zone ondulée 22 sur leur bord de fuite 21b. La zone ondulée 22 est formée par des modifications locales de la longueur de la corde des premières aubes 21 de manière à faire onduler le bord de fuite 21b desdites premières aubes 21. La corde des premières aubes 21 correspond à la ligne reliant le bord d’attaque 21a au bord de fuite 21b. La première zone ondulée 22 du bord de fuite 21b des premières aubes 21 permet de mélanger le sillage desdites premières aubes 21, limitant ainsi l’excitation des deuxièmes aubes 31 du deuxième étage 3. En outre, afin de réduire encore plus le risque de résonnance des deuxièmes aubes 31 de la deuxième roue aubagée 3, au moins un parmi le bord d’attaque 31a et le bord de fuite 31b d’au moins une deuxième aube 31 comprend une deuxième zone ondulée 32. Selon une variante possible, une pluralité de deuxièmes aubes 31, ou bien toutes les deuxièmes aubes 31, peuvent comprendre une deuxième zone ondulée 32 sur au moins un parmi le bord d’attaque 31a et le bord de fuite 31b. De manière similaire à la première zone ondulée 22, la deuxième zone ondulée 32 est formée par des modifications locales de la longueur de la corde des deuxièmes aubes 31, de manière à faire onduler le bord d’attaque 31a et/ou le bord de fuite 31b. La corde des deuxièmes aubes 3 correspond à la ligne reliant le bord d’attaque 31a au bord de fuite 31b. De telles aubes à bord ondulé sont parfois qualifiées d’aubes à aménagement « serration ». Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, la deuxième zone ondulée 32 est située uniquement sur le bord de fuite 31b de la ou des deuxièmes aubes 31 de la deuxième roue aubagée 3. Dans un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2, la deuxième zone ondulée est située uniquement sur le bord d’attaque 31a des deuxièmes aubes 31 de la deuxième roue aubagée 3. Cette configuration est un compromis particulièrement efficace en particulier pour la première zone ondulée 22 d’aubes d’une soufflante et pour la deuxième zone ondulée 23 d’aubes de redresseur de flux secondaire en aval de la soufflante. Le compromis est sur l’efficacité aérodynamique, acoustique et de résistance mécanique des aubes. Avantageusement, les ondulations seront d’amplitude plus réduite à proximité immédiate du pied d’aube et/ou tête d’aube servant de raccordement à fixation de l’aube. Une ondulation réduite au raccordement à fixation favorise la solidité mécanique de l’aube. Dans un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 3, la deuxième zone ondulée est située à la fois sur le bord d’attaque 31a et sur le bord de fuite 31b des deuxièmes aubes 31 du deuxième étage 3. La deuxième zone ondulée 32 permet de limiter la sensibilité des deuxièmes aubes 31 aux vibrations transmises par le sillage des premières aubes 21. Les ondulations permettent de générer un déphasage suivant la hauteur H3 des deuxièmes aubes 31 dans l’excitation desdites deuxièmes aubes 31 par les ondes de pressions provenant des premières aubes 21 du premier étage 2. Le troisième mode de réalisation illustré sur la figure 3 et dans lequel la deuxième zone ondulée 32 est située à la fois sur le bord d’attaque 31a et le bord de fuite 31b des deuxièmes aubes 31 du deuxième étage 3 est un mode de réalisation préférentiel, le fait que la deuxième zone ondulée 32 soit située à la fois sur le bord d’attaque 31a et le bord de fuite 31b permettant de reporter la sensibilité de la réponse vibratoire vers des modes de plus hautes fréquences. Les modes atténués sont notamment des modes en flexion ou en torsion. De plus, la première zone ondulée 22 et la deuxième zone ondulée 32 permettent de réduire le phénomène de flottement, réduisant ainsi l’usure des première et deuxième aubes 21 et 31, ainsi que le bruit généré par le flottement. Comme illustré sur les figures 4a et 4b, plusieurs formes d’ondulations sont possibles pour former la première zone ondulée 22 et la deuxième zone ondulée 32. Les figures 4a et 4b représentent des variantes d’ondulations de la première zone ondulée 22 du bord de fuite 21a des premières aubes 21. Cependant, les figures 4a et 4b pourraient également représenter la deuxième ondulée 32, la première zone ondulée 22 et la deuxième zone ondulée 32 étant similaire. Dans la première variante illustrée sur la figure 4a, la première zone ondulée 22 présente un motif d’ondulation sinusoïdale, tandis que dans la deuxième variante illustrée sur la figure 4b, la première zone ondulée 22 présente un motif d’ondulation triangulaire, également nommée forme « en chevron ». De manière similaire la deuxième zone ondulée 32 peut également présenter un motif d’ondulation sinusoïdale ou bien peut également présenter un motif d’ondulation triangulaire. Le motif sinusoïdale des ondulations de la première zone ondulée 22 et de la deuxième zone ondulée 32 est préférentiel car un tel motif limite la présence d’arrêtes. La ligne T illustrée sur les figures 4a et 4b est une ligne théorique représentant le bord de fuite 21b si ledit bord de fuite 21b reste rectiligne au lieu d’onduler. Comme illustrée sur les figures 4a et 4b, la première zone ondulée 22 peut présenter des ondulations de forme variable sur la hauteur H2 des premières aubes 21. Autrement dit, les ondulations ne sont pas constantes le long de la première zone ondulée 22. De manière similaire, la deuxième zone ondulée 32 peut également présenter des ondulations de forme variable sur la hauteur H3 des deuxièmes aubes 31. La forme des ondulations de la première zone ondulée 22 et de la deuxième zone ondulée 32 peut être modifiée en faisant varier différents paramètres. Ces paramètres sont notamment le motif d’ondulation, l’amplitude d’ondulation, et la fréquence d’ondulation (l’inverse de la période d’ondulation). Une telle variation de la forme d’ondulation sur la hauteur des aubes permet une meilleure adaptation des zones ondulées aux modes de résonnance à atténuer. La première roue aubagée 2 peut être mobile, les premières aubes 21 étant entrainées en rotation autour de l’axe θ, tandis que la deuxième roue aubagée 3 est fixe, les deuxièmes aubes 31 étant maintenues fixes durant le fonctionnement de la turbomachine 1. De manière avantageuse, lorsque la première roue aubagée 2 est mobile et la deuxième roue aubagée 3 est fixe, la première zone ondulée 22 s’étend sur la partie supérieure des premières aubes 21, entre 70% et 100% de la hauteur H21 desdites premières aubes 21 en partant depuis le pied 21c jusqu’au sommet 21d. Dit autrement, 0% de la hauteur H21 correspond au pied 21c des premières aubes 21, et 100% correspond au sommet 21d desdites premières aubes 21. Une telle caractéristique permet d’apporter un compromis entre la réduction de performance provoquée par la première zone ondulée 22, et l’efficacité du mélange du sillage des premières aubes 21. Lorsque la première roue aubagée 2 est mobile et la deuxième roue aubagée 3 est fixe, de manière avantageuse la deuxième zone ondulée 32 s’étend sur une partie médiane des deuxièmes aubes 31, entre 30% et 70% de la hauteur H31 desdites deuxièmes aubes 31 en partant depuis le pied 31c jusqu’au sommet 31d. Dit autrement, 0% de la hauteur H31 correspond au pied 31c des deuxièmes aubes 31, et 100% correspond au sommet 31d desdites deuxièmes aubes 31. Ainsi l’ondulation est par exemple sur environ 40% de la hauteur de deuxième aube en étant centrée sensiblement à mi-hauteur d’aube. Une telle caractéristique permet de positionner la deuxième zone ondulée 32 au niveau du maximum de la déformée des premiers modes de résonnance des deuxièmes aubes 32, réduisant ainsi la sensibilité des deuxièmes aubes 32 au phénomène de résonance. De plus, comme illustré sur les figures 1, 2 et 3, la première roue aubagée 2 est formée par une soufflante et la deuxième roue aubagée 3 est formée par une roue d’aubes directrices de sortie (également appelé « OGV » pour « Outlet Guide Vane » selon la terminologie anglo-saxonne). Les premières aubes 21 sont donc des aubes de soufflante, et les deuxièmes aubes 31 sont des aubes directrices de sortie (OGV). La turbomachine 1 étant une turbomachine à double flux, ladite turbomachine comprend une veine primaire 4 par laquelle l’air est comprimé avant d’être brûlé dans une chambre de combustion, et une veine secondaire 5 par laquelle l’air contourne la chambre de combustion. Les aubes directrices de sortie (OGV) sont situées dans la veine secondaire 5, redressant ainsi une partie du flux d’air généré par la rotation de la soufflante. La turbomachine 1 comprend également un compresseur basse pression 6 situé dans la veine primaire. La soufflante comprend une première portion A qui est située en regard de la veine primaire 4, et une deuxième portion B qui est située en regard de la veine secondaire 5. Ainsi, la première portion A de la soufflante est située en regard du compresseur basse pression 6, tandis que la deuxième portion B de ladite soufflante est située en regard des aubes directrices de sortie (OGV). Afin d’assurer un compromis entre la réduction de performance provoquée par la première zone ondulée 22, et l’efficacité du mélange du sillage des aubes de la soufflante, la première zone ondulée 22 est située uniquement sur la deuxième portion B de la soufflante. Turbomachine (1) comprenant une première roue aubagée (2) de premières aubes (21) et une deuxième roue aubagée (3) de deuxièmes aubes (31), la première roue aubagée (2) étant située directement en amont de la deuxième roue aubagée (3), les premières aubes (21) comprenant un bord d’attaque (21a) et un borde fuite (21b), les deuxièmes aubes (31) comprenant un bord d’attaque (31a) et un bord de fuite (31b), caractérisée en ce que le bord de fuite (21b) d’au moins une première aube (21) comprend une première zone ondulée (22), et en ce qu’au moins un parmi le bord d’attaque (31a) et le bord de fuite (31b) d’au moins une deuxième aube (31) comprend une deuxième zone ondulée (32). Turbomachine (1) selon la revendication 1, dans laquelle la première roue aubagée (2) est mobile et la deuxième roue aubagée (3) est fixe, la deuxième zone ondulée (32) s’étendant entre 30% et 70% d’une hauteur (H3) de la au moins une deuxième aube (31), depuis un pied (31c) jusqu’à un sommet (31d) de ladite au moins une deuxième aube (31). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans laquelle la première roue aubagée (2) est mobile et la deuxième roue aubagée (3) est fixe, la première zone ondulée (22) s’étendant entre 70% et 100% d’une hauteur (H2) de la au moins une première aube (21), depuis un pied (21c) jusqu’à un sommet (21d) de ladite au moins une première aube (21). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la première roue aubagée (2) est formée par une soufflante, et la deuxième roue aubagée (3) est formée par des aubes directrices de sortie. Turbomachine (1) selon la revendication 4, dans laquelle la soufflante est située en amont d’une veine primaire (4) et d’une veine secondaire (5), les aubes directrices de sortie étant situées dans la veine secondaire (5), la soufflante comprenant une première portion (A) située en regard de la veine primaire (4) et une deuxième portion (B) située en regard de la veine secondaire (5), la première zone ondulée (22) étant située uniquement sur la deuxième portion (B) de ladite soufflante. Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la première zone ondulée (22) présente des ondulations de forme variable sur une hauteur (H2) de la au moins une première aube (21). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la deuxième zone ondulée (32) présente des ondulations de forme variable sur une hauteur (H3) de la au moins une deuxième aube (31). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la première zone ondulée (22) présente un motif d’ondulation sinusoïdale. Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la deuxième zone ondulée (32) présente un motif d’ondulation sinusoïdale. Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle une pluralité de premières aubes (21) comprend un bord de fuite (21b) qui comprend une première zone ondulée (22). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle au moins un parmi le bord d’attaque (31a) et le bord de fuite (31b) d’une pluralité de deuxièmes aubes (31) comprend une deuxième zone ondulée (32).