Brevet FR3131754A1 — publié le 20230714

Aube (12) s’étendant selon un premier axe (A1) entre un pied (13) et une tête (14), l’aube (12) comprenant un empilement de sections (20) selon le premier axe (A1) comprenant chacune un bord d’attaque (21) et un bord de fuite (22) entre lesquels s’étendent une surface d’intrados (23) et une surface d’extrados (24), chaque section (20) comprenant en outre une ligne squelette (s) qui est définie comme étant la ligne moyenne entre la surface d’intrados (23) et la surface d’extrados (24), l’aube (12) comprenant une première portion (15) suivant le premier axe (A1) pour laquelle chaque section (20) présente un angle squelette (αa, αf) ayant une variation relative inférieure ou égale à 1% sur une partie d’extrémité amont (20a) et/ou sur une partie d’extrémité aval (20c) de la section considérée. Figure de l’abrégé : Figure 5 AUBE POUR TURBOMACHINE D’AERONEF La présente description se rapporte à une aube de turbomachine d'aéronef. La description se rapporte également à une roue aubagée comprenant une telle aube et à un compresseur de turbomachine d'aéronef comprenant une telle roue aubagée. La présente description se rapporte enfin à un procédé pour modifier la fréquence de résonnance propre d’une telle aube. Classiquement, une turbomachine d'aéronef d’axe longitudinal X1 comporte, de l’amont AM vers l’aval AV, une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion, une turbine et une tuyère d’échappement. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Par ailleurs, les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe longitudinal X1 de la turbomachine. Il est connu que le compresseur et la turbine de la turbomachine comprennent chacun au moins une roue aubagée 10 telle que représentée à la . La roue aubagée 10 comprend une virole 11, ou disque, et une rangée annulaire d’aubes 12 arrangée autour de l’axe longitudinal X1 qui est portée par la virole 11. Une aube 12 est représentée à la . Chaque aube 12 s’étend radialement entre un pied 13 par lequel l’aube 12 est reliée à la virole 11 et une tête 14. La dimension radiale de l’aube 12 entre le pied 13 et la tête 14 est également appelée hauteur de l’aube 12. Une telle roue aubagée 10 forme soit un rotor quand il s’agit d’une roue aubagée 10 mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X1, soit un stator quand il s’agit d’une roue aubagée 10 fixe. Chaque aube 12 peut être formée d’une seul tenant avec la virole 11 de sorte que la roue aubagée forme un disque aubagé monobloc tel que représenté à la et souvent abrégé « DAM ». Chaque aube 12 peut être définie comme un empilement de sections 20 perpendiculaires à la direction radiale associée à l’aube 12. Une telle section 20 est représentée à la figure 3a. Les sections 20 sont empilées les unes sur les autres depuis le pied 13 de l’aube 12 jusqu’à la tête 14 de l’aube 12. Chaque section 20 défini un profil aérodynamique. Chaque section 20 comporte, dans la direction longitudinale X, un bord d’attaque 21 à l’amont et un bord de fuite 22 à l’aval entre lesquels s’étendent une surface d’intrados 23 et une surface d’extrados 24. Chaque section 20 comprend ainsi une corde c qui est définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque 21 au bord de fuite 22. Chaque section 20 comprend également une ligne squelette s qui s’étend entre le bord d’attaque 21 et le bord de fuite 22 et qui est définie comme étant la ligne moyenne entre la surface d’intrados 23 et la surface d’extrados 24. Il est aussi défini, pour chaque section 20, un angle squelette α correspondant à l’angle formée entre la tangente T à la ligne squelette s en un point considéré et la direction longitudinale X. Pour chaque section 20 de l’aube 12, l’angle squelette α en un point considéré de la ligne squelette s est déterminé, lors de la conception de l’aube 12, pour permettre de réorienter l’écoulement de gaz selon une direction prédéterminée en fonction des conditions d’écoulements des gaz (par exemple la vitesse, la pression). Or les conditions d’écoulement des gaz dans le compresseur, dépendent des paramètres géométriques, y compris l’angle squelette, des aubes 12 de chaque roue aubagée 10 située à l’amont et/ou à l’aval de la roue aubagée 10 qui comprend l’aube 12 considérée. Par conséquent, il existe une interdépendance d’amont en aval entre les paramètres géométriques, notamment l’angle squelette, des aubes 12 de chaque roue aubagée 10 du compresseur. Cette interdépendance est également parfois appelée « matching » du compresseur. En fonctionnement, en raison d’une instabilité aéro-élastique, les aubes 12 de la roue aubagée 10 peuvent être soumises à un phénomène vibratoire appelé « flottement ». Le flottement est un couplage aéromécanique dû au mouvement relatif de l’écoulement des gaz dans certaines conditions par rapport, d’une part, à la roue aubagée 10 prise dans son ensemble et, d’autre part, à chacune des aubes 12 prises individuellement. En d’autres termes, selon certaines conditions de l’écoulement des gaz, une aube 12 peut être amenée à vibrer, en flexion et/ou en torsion, selon une fréquence de résonnance propre à l’aube 12 ou propre à la roue aubagée 10. Les vibrations de l’aube 12 sont alors auto-entretenues ou même amplifiées, ce qui peut conduire à un endommagement de l’aube 12, voire à la destruction de l’aube 12. Le flottement est un phénomène difficilement prévisible lors de la conception de l’aube 12. En cas de flottement, une solution représentée à la consiste à couper une partie amont 20a et/ou une partie aval 20b de chaque section 20 de l’aube 12 située au niveau d’une portion radiale de coupe 15 déterminée sur l’aube 12. Ainsi l’aube 12 présente une nouvelle fréquence de résonnance qui est différente de la fréquence de résonnance initiale de l’aube 12. Cette solution est parfois appelée « cropping » de l’aube 12. En outre, la roue aubagée 10 peut comprendre des aubes 12 ainsi modifiées et des aubes 12 non-modifiées selon une répartition choisie autour de l’axe longitudinal X1. Cette solution présente l’inconvénient de modifier l’angle squelette α au niveau du bord d’attaque 21 et/ou au niveau du bord de fuite 22 de chaque section 20 de l’aube 12 située au niveau de la portion radiale de coupe 15 par rapport à la section 20 initiale correspondante de l’aube 12. La figure 3b représente la section 20 de la figure 3a, celle-ci étant comprise dans la portion radiale de coupe 15, après qu’une partie aval 20b de la section 20 ait été coupée. De manière remarquable, l’angle squelette αf au niveau du bord de fuite 22 de la section 20 modifiée ne coïncide plus avec l’angle squelette αf au niveau du bord de fuite 22 de la section 20 initiale. La direction d’orientation de l’écoulement des gaz au niveau du bord d’attaque 21 et/ou niveau du bord de fuite 22 de la section 20 modifiée ne correspond donc plus à la direction prédéterminée lors de la conception de la conception de l’aube 12, du fait de la découpe d’une partie amont 20a et/ou d’une partie aval 20b de la section 20. Aussi, la mauvaise direction orientation de l’écoulement des gaz entraine une variation des conditions d’écoulement des gaz au niveau des roues aubagées 10 situées à l’amont et/ou à l’aval de la roue aubagée 10 qui comprend l’aube 12 modifiée. En conséquence de quoi, les aubes 12 des roues aubagées 10 situées à l’amont et/ou à l’aval ne sont plus adaptées aux conditions d’écoulement des gaz qui sont considérées lors de leur conception, ce qui réduit les performances du compresseur. Résumé Il est proposé une aube pour une turbomachine d’aéronef d’axe longitudinal, l’aube s’étendant selon un premier axe entre un pied et une tête, l’aube comprenant un empilement de sections selon le premier axe, chaque section comprenant un bord d’attaque à l’amont et un bord de fuite à l’aval entre lesquels s’étendent une surface d’intrados et une surface d’extrados, chaque section comprenant en outre une ligne squelette qui s’étend entre le bord d’attaque et le bord de fuite et qui est définie comme étant la ligne moyenne entre la surface d’intrados et la surface d’extrados, l’aube comprenant une première portion suivant le premier axe pour laquelle chaque section présente un angle squelette sur une partie d’extrémité amont et/ou sur une partie d’extrémité aval de la section considérée qui a une variation relative inférieure ou égale à 10%, de préférence inférieure ou égale à 5%, de préférence encore inférieure ou égale à 1%, l’angle squelette correspondant à l’angle formé entre la tangente à la ligne squelette en un point considéré et la direction longitudinale. Ainsi en cas de flottement, la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval de chaque section située au niveau de la première portion peut être coupée, en tout ou partie, de manière à modifier la fréquence de résonnance propre de l’aube sans modifier sensiblement l’angle squelette au niveau du bord d’attaque et/ou au niveau du bord de fuite de chaque section de la première portion de l’aube. La direction d’orientation de l’écoulement des gaz au niveau du bord d’attaque et/ou niveau du bord de fuite de chaque section de la première portion de l’aube n’est pas modifiée par la découpe de l’aube. Aussi, les conditions d’écoulement des gaz restent inchangées, ce qui préserve les performances de la turbomachine. Le risque de flottement peut ainsi être pris en compte dès la conception de l’aube pour éviter une diminution des performances de la turbomachine en cas de flottement en fonctionnement. Chaque section de l’aube peut définir un profil aérodynamique. Chaque section peut présenter un angle squelette constant, i.e. ayant une variation relative égale à 0%, sur une partie d’extrémité amont et/ou sur une partie d’extrémité aval de la section considérée. Chaque section de l’aube peut comprendre une corde définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque au bord de fuite, la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval de chaque section de la première portion de l’aube s’étendant sur une longueur relative de corde comprise entre 5% et 15%, de préférence entre 7% et 11%. Chaque section de la première portion de l’aube peut ainsi être coupée sur une longueur relative de corde suffisante pour modifier la fréquence de résonnance de l’aube. La première portion de l’aube peut être située, selon la direction du premier axe, au voisinage de la tête de l’aube. Cela permet de faciliter les opérations de découpe de la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval de chaque section de la première portion de l’aube, notamment lorsque l’aube est montée sur une turbomachine. La première portion de l’aube peut s’étendre, selon la direction du premier axe, sur une longueur relative de la dimension de l’aube entre le pied et la tête suivant le premier axe qui est inférieure ou égale à30%, de préférence inférieure ou égale à 20%, de préférence encore inférieure ou égale à 10%. Ainsi, en dehors de la première portion, chaque section de l’aube peut conserver un profil aérodynamique optimisé par rapport à l’écoulement des gaz. Chaque section de l’aube peut comprendre une corde définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque au bord de fuite, la corde de chaque section de la première portion de l’aube étant fonction de la position de la section correspondante suivant le premier axe selon une loi croissante en allant vers la tête de l’aube. Il peut ainsi être prévu que l’aube soit conçue sur la base d’une aube dimensionnée pour répondre aux performances aérodynamiques souhaitée à laquelle est ajoutée, pour chaque section de la première portion de l’aube, la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval ayant un angle squelette sensiblement constant. Alternativement, la corde de chaque section de la première portion de l’aube peut être fonction de la position de la section correspondante suivant le premier axe selon une loi décroissante ou une loi constante en allant vers la tête de l’aube. L’empilement de sections peut comporter une première section et une seconde section respectivement situées, suivant le premier axe, au niveau d’une première extrémité et d’une seconde extrémité de la première portion de l’aube dans la direction du premier axe, la seconde extrémité de la première portion étant plus proche de la tête de l’aube que ne l’est la première extrémité, une différence relative de la corde de la seconde section par rapport à la corde de la première section étant comprise entre 8% et 12%, de préférence égale à 10%. Selon un autre aspect, il est proposé une roue aubagée comprenant une virole et une rangée annulaire d’aubes qui est portée par la virole, la rangée annulaire d’aubes comprenant au moins une aube telle que décrite ci-avant. La direction du premier axe de l’aube peut coïncider avec une direction radiale par rapport à l’axe longitudinal. Chaque aube de la rangée annulaire d’aube peut être formée d’un seul tenant avec la virole. Selon un autre aspect, il est proposé un compresseur comprenant au moins une roue aubagée telle que décrite ci-avant. La roue aubagée peut être un rotor. Autrement dit, la roue aubagée peut être mobile en rotation autour de l’axe longitudinal. La roue aubagée peut être un stator. Autrement dit la roue aubagée peut être fixe. Selon un autre aspect, il est proposé une soufflante comprenant au moins une roue aubagée tel que décrit ci-avant. Selon un autre aspect, il est proposé une turbomachine d'aéronef d’axe longitudinal comprenant un compresseur, une soufflante tels que décrits ci-avant. Il est également proposé un procédé pour modifier la fréquence de résonnance d’une aube telle que décrite ci-avant, le procédé comprenant une étape dans laquelle la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval de chaque section de la première portion de l’aube est, en tout ou partie, coupée. La découpe de la partie d’extrémité amont et/ou la partie d’extrémité aval de chaque section de la première portion de l’aube peut être réalisée par usinage, par exemple fraisage. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue schématique en perspective d’une roue aubagée selon l’état de la technique ; est une vue schématique partielle en coupe de la roue aubagée de la ; comprend les figures 3a et 3b qui représentent chacune une section de l’aube de la , avant et après découpe d’une partie d’extrémité aval de la section ; est une vue schématique partielle en coupe d’une roue aubagée selon la présente description ; est une vue schématique d’une section d’une aube de la roue aubagée de la ; représente l’évolution de l’angle squelette de la section de la le long de la corde ; représente l’évolution de la corde d’une aube de la roue aubagée de la le long de la hauteur de l’aube. Aube (12) pour une turbomachine d’aéronef d’axe longitudinal (X1), l’aube (12) s’étendant selon un premier axe (A1) entre un pied (13) et une tête (14), l’aube (12) comprenant un empilement de sections (20) selon le premier axe (A1), chaque section (20) comprenant un bord d’attaque (21) à l’amont et un bord de fuite (22) à l’aval entre lesquels s’étendent une surface d’intrados (23) et une surface d’extrados (24), chaque section (20) comprenant en outre une ligne squelette (s) qui s’étend entre le bord d’attaque (21) et le bord de fuite (22) et qui est définie comme étant la ligne moyenne entre la surface d’intrados (23) et la surface d’extrados (24), l’aube (12) comprenant une première portion (15) suivant le premier axe (A1) pour laquelle chaque section (20) présente un angle squelette (αa, αf) sur une partie d’extrémité amont (20a) et/ou sur une partie d’extrémité aval (20c) de la section considérée qui a une variation relative inférieure ou égale à 10%, de préférence inférieure ou égale à 5%, de préférence encore inférieure ou égale à 1%, l’angle squelette (α) correspondant à l’angle formée entre la tangente (T) à la ligne squelette (s) en un point considéré et la direction longitudinale (X). Aube (12) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque section (20) de l’aube (12) comprend une corde (c) définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque (21) au bord de fuite (22), la partie d’extrémité amont (20a) et/ou la partie d’extrémité aval (20c) de chaque section (20) de la première portion (15) de l’aube (12) s’étendant sur une longueur relative de corde comprise entre 5% et 15%, de préférence entre 7% et 11%. Aube (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première portion de l’aube (12) est située, selon la direction du premier axe (A1), au voisinage de la tête (14) de l’aube (12). Aube (12) selon la revendication précédente, dans laquelle la première portion (15) de l’aube (12) s’étend, selon la direction du premier axe (A1), sur une longueur relative de la dimension de l’aube (12) entre le pied (13) et la tête (14) suivant le premier axe (A1) qui est inférieure ou égale à 30%, de préférence inférieure ou égale à 20%, de préférence encore inférieure ou égale à 10%. Aube (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque section (20) de l’aube (12) comprend une corde (c) définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque (21) au bord de fuite (22), la corde (c) de chaque section (20) de la première portion (15) de l’aube (12) étant déterminée en fonction de la position de la section (20) correspondante suivant le premier axe (A1) selon une loi croissante en allant vers la tête (14) de l’aube (12). Aube (12) selon la revendication précédente, dans laquelle l’empilement de sections (20) comporte une première section (20) et une seconde section (20) respectivement situées, suivant le premier axe (A1), au niveau d’une première extrémité et d’une seconde extrémité de la première portion (15) de l’aube (12), la seconde extrémité de la première portion étant plus proche de la tête (14) de l’aube (12) que ne l’est la première extrémité, une différence relative de la corde (c) de la seconde section (20) par rapport à la corde (c) de la première section (20) étant comprise entre 8% et 12%, de préférence égale à 10%. Roue aubagée (10) pour une turbomachine d'aéronef d’axe longitudinal (X1), la roue aubagée comprenant une virole (11) et une rangée annulaire d’aubes (12) qui est portée par la virole (11), la rangée annulaire d’aubes (12) comprenant au moins une aube (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Roue aubagée (10) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque aube (12) de la rangée annulaire d’aubes (12) est formée d’un seul tenant avec la virole (11). Compresseur pour une turbomachine d'aéronef d’axe longitudinal (X1), le compresseur comprenant au moins une roue aubagée (10) selon la revendication 7 ou 8. Procédé pour modifier la fréquence de résonnance d’une aube (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le procédé comprenant une étape dans laquelle la partie d’extrémité amont (20a) et/ou la partie d’extrémité aval (20c) de chaque section (20) de la première portion (15) de l’aube (12) est, en tout ou partie, coupée.