Brevet FR3145377A1 — publié le 20240802

Aubage de redresseur (14) pour un compresseur de turbomachine d’aéronef, cet aubage (14) comportant des aubes (16) à calage variable réparties autour d’un axe central (X), chacune de ces aubes (16) comportant un intrados (16a) et un extrados (16b) qui se rejoignent pour former un bord d’attaque (16c) et un bord de fuite (16d), et étant mobile en rotation autour d’un axe radial (A) par rapport audit axe central (X) et définissant avec une aube (16) adjacente un canal (24) de passage de gaz entre les aubes (16), chaque canal (24) comportant une section minimale, appelée section au col (Sc), une section d’entrée (Se) qui est située en amont de la section au col (Sc) et au niveau d’un bord d’attaque (16c), et une section de sortie (Ss) qui est située en aval de la section au col (Sc) et au niveau d’un bord de fuite (16d). Figure pour l’abrégé : Figure 6 AUBAGE DE REDRESSEUR POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un aubage de redresseur pour un compresseur de turbomachine d’aéronef, ainsi qu’un compresseur et une turbomachine comportant un tel aubage. Arrière-plan technique L’état de l’art comprend notamment les documents FR-A1-2 853 000 et FR-A1-3 108 370. Un compresseur 10 de turbomachine d’aéronef tel qu’illustré à la comporte un rotor et un stator. Le rotor est formé par des roues aubagées 12 et le stator est formé par des aubages de stator 14 couramment appelés redresseurs, grilles de stator ou aubages de redresseur. Une roue de rotor 12 comprend un disque portant à sa périphérie des aubes de rotor. Les aubages de stator 14 sont intercalés entre les roues de rotor 12 et comprennent chacun des aubes de stator 16. L’association d’une roue de rotor 12 avec un aubage de stator 14 forme un étage de compression et un compresseur peut comprendre plusieurs étages successifs le long de l’axe X du compresseur et de la turbomachine. Les aubages de stator 14 sont en général à calage variable (et donc du type VSV qui est l’acronyme de l’anglais Variable Stator Vanes ) de façon à adapter l’incidence des gaz sur les aubes 16 en fonction du régime de la turbomachine. Chacune des aubes 16 d’un aubage de stator 14 est ainsi mobile en rotation autour d’un axe A sensiblement radial par rapport à l’axe central X du compresseur. Chaque aube 16 peut adopter n’importe quelle position entre une position ouverte, aussi appelée en drapeau, dans laquelle elle est sensiblement parallèle à l’axe central X, et une position extrême fermée dans laquelle elle est inclinée par rapport à cet axe central X. Il existe plusieurs positions fermées et la position extrême fermée est la position de fermeture maximale de la veine de compresseur. La montre par exemple deux positions de calage d’une aube 16 autour de son axe A. La montre la veine de compresseur 18 qui est traversée par les aubes 16. Les traits illustrés dans cette figure illustrent des lignes de courant 20. La veine 18 peut être décomposée en plusieurs tubes de courant 22, centrés sur l’axe X, et qui sont disposés les uns autour des autres. Un tube de courant 22 s’étend entre deux lignes de courant 20 adjacentes. Chaque tube de courant 22 peut en outre être décomposé en plusieurs canaux 24, qui sont disposés circonférentiellement les uns à côté des autres autour de l’axe X. La veine 18 pourrait également être considérée comme étant décomposée en plusieurs canaux 24, qui sont disposés circonférentiellement les uns à côté des autres autour de l’axe X. Un canal 24 s’étend entre deux aubes 16 adjacentes. Les aubes 16 définissent ainsi entre elles des canaux 24 de passage des gaz, comme illustré à la . Ainsi, une aube 16 qui est intercalée entre deux autres aubes définit un premier canal 24 avec l’une de ces aubes 16, et un second canal 24 avec l’autre de ces aubes 16. Chaque aube 16 a un profil aérodynamique et comprend un intrados 16a et un extrados 16b qui se rejoignent à l’amont pour former un bord d’attaque 16c et à l’aval pour former un bord de fuite 16d. On comprend ainsi qu’un canal 24 est défini entre l’intrados 16a d’une aube 16 et l’extrados 16b d’une aube 16 adjacente. Chaque canal 24 a une section S qui varie le long de l’axe central X et qui dépend de la position de calage des aubes 16 ( ). Chaque canal 24 comporte une section minimale, appelée section au col Sc, une section d’entrée Se qui est située en amont de la section au col Sc et au niveau d’un bord d’attaque 16c, et une section de sortie Ss qui est située en aval de la section au col Sc et au niveau d’un bord de fuite 16d. En position ouverte, la section de col Sc de chaque canal 24 a une valeur maximale. En position extrême fermée, la section de col Sc de chaque canal 24 a une valeur minimale. Les objectifs aérodynamiques d’un aubage de redresseur 14 sont d’assurer la déviation des gaz (changement d’angle du flux de gaz entre l’entrée et la sortie de l’aubage), générer un minimum de pertes aérodynamiques, et être opérable dans l’ensemble du domaine de fonctionnement du moteur. Les profils aérodynamiques des aubes 16 sont donc dessinés pour répondre à ces besoins. Pour cela, les profils sont caractérisés sous plusieurs conditions aérodynamiques (angle, vitesse du flux, etc.) correspondant aux différents points de fonctionnement. Les aubages de redresseur 14 ont la contrainte d’être évalués avec un angle de calage différent selon les régimes moteur considérés. Ainsi, le profil d’une aube 16 de ce type d’aubage 14 est réalisé en considérant plusieurs profils aérodynamiques : le profil à calage nominal et le(s) profil(s) de(s) autre(s) point(s) de spécification. Un aubage de redresseur 14 a la difficulté de nécessiter une optimisation non seulement dans plusieurs points de fonctionnement mais aussi pour plusieurs profils, car selon les régimes du moteur, la loi de calage va être pilotée, et donc le calage des aubes 16 va être modifié. Ainsi, une aube 16 qui serait optimisée pour un calage et une triangulation d’un point haut régime (calage ouvert, incidence nulle et positive) peut être fortement désadaptée lorsque l’aube 16 est en calage fermé et en incidence très négative. Cette incidence négative peut même mener à des décollements importants sur l’intrados 14a de l’aube 16. De plus, la topologie de décollement va réorienter notablement l’angle de sortie du flux, cet angle sera en écart notable par rapport à l’angle squelette de la pale. Un non-contrôle de cet angle du flux en sortie de l’aubage 14 peut avoir des impacts considérables sur le compresseur et l’alimentation des aubes situées en aval, et donc un impact sur les performances et sur la marge au pompage du compresseur. La présente invention propose un perfectionnement à la technique actuelle, qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne un aubage de redresseur pour un compresseur de turbomachine d’aéronef, cet aubage comportant des aubes à calage variable réparties autour d’un axe central, chacune de ces aubes comportant un intrados et un extrados qui se rejoignent pour former un bord d’attaque et un bord de fuite, chacune de ces aubes étant mobile en rotation autour d’un axe radial par rapport audit axe central et définissant avec une aube adjacente un canal de passage de gaz entre les aubes, chaque canal comportant une section minimale, appelée section au col, une section d’entrée qui est située en amont de la section au col et au niveau d’un bord d’attaque, et une section de sortie qui est située en aval de la section au col et au niveau d’un bord de fuite, les aubes étant mobiles autour de leurs axes radiaux depuis une position ouverte dans laquelle la section de col de chaque canal a une valeur maximale, jusqu’à une position extrême fermée dans laquelle la section de col de chaque canal a une valeur minimale, caractérisé en ce que les aubes sont profilées de sorte que, en position extrême fermée, la section de chaque canal diminue entre la section d’entrée et la section de col, puis augmente en continu entre la section de col et la section de sortie. La présente invention propose ainsi une évolution particulière de la section de chaque canal lorsque les aubes sont en position extrême fermée. Les inventeurs ont ainsi fait le choix d’optimiser ce paramètre dans cette position extrême, ce qui signifie que ce paramètre peut évoluer de manière différente lorsque les aubes sont dans une autre position. Avantageusement, cette optimisation est faite pour un point de référence comme par exemple un point ralenti sol du moteur, point sur lequel le compresseur ne doit pas faire trop de pertes sous peine de générer des rendements pénalisants et donc des températures trop élevées dans la turbine de la turbomachine. L’aubage selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - les aubes sont profilées de sorte qu’une courbe d’évolution de la section de chaque canal le long de l’axe central présente une tangente au niveau de la section de col ; - en position extrême fermée, la section de sortie de chaque canal définit la valeur maximale de la section du canal ; - chacune des aubes comprend une bosse sur son intrados qui s’étend sensiblement sur toute l’étendue de l’aube le long de l’axe radial et qui définit ladite section au col ; - la bosse de chaque aube est située à une distance du bord d’attaque de l’aube correspondante, qui représente 3 à 10% d’une longueur du canal définie par cette aube mesurée le long dudit axe central. La présente invention concerne également un compresseur, en particulier haute pression, pour une turbomachine d’aéronef, comportant au moins un aubage tel que décrit ci-dessus. L’invention concerne en outre une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins un aubage ou un compresseur tel que décrit ci-dessus. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un compresseur de turbomachine d’aéronef, la est une vue schématique d’une aube à calage variable d’un aubage de redresseur, la est vue schématique partielle en coupe axiale d’un aubage de redresseur, la est une vue schématique partielle en perspective de deux aubes d’un aubage de redresseur, les figures 5a-5c sont des graphes montrant l’évolution de la section d’un canal le long de l’axe central de l’aubage, selon trois configurations possibles ; la figure 5c représente la configuration selon l’invention et les figures 5a et 5b représentent d’autres configurations, la est vue schématique partielle d’un aubage de redresseur montrant les profils des aubes selon les trois configurations des figures 5a-5c, et les figures 7a sont des vues schématiques en perspectives d’une aube d’un aubage de redresseur selon les trois configurations des figures 5a-5c, et montrent l’influence de ces configurations sur les décollements. Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 4 ont été décrites dans ce qui précède. Comme illustré dans ces figures, l’invention concerne un aubage de redresseur 14 pour un compresseur 10 de turbomachine d’aéronef. L’aubage 14 comporte des aubes 16 à calage variable réparties autour d’un axe central X. Chaque aube 16 comporte un intrados 16a et un extrados 16b qui se rejoignent pour former un bord d’attaque 16c et un bord de fuite 16d. Chaque aube 16 est mobile en rotation autour d’un axe radial A par rapport à l’axe central X et définit avec une aube 16 adjacente un canal 24 de passage de gaz entre les aubes 16. Chaque canal 24 comporte une section minimale, appelée section au col Sc, une section d’entrée Se qui est située en amont de la section au col Sc et au niveau d’un bord d’attaque 16c, et une section de sortie Ss qui est située en aval de la section au col Sc et au niveau d’un bord de fuite 16d. Les expressions « amont » et « aval » font référence à l’écoulement des gaz à travers les aubes 16 en fonctionnement, cet écoulement ayant lieu le long de l’axe central X depuis les bords d’attaque 16c des aubes 16 jusqu’à leurs bords de fuite 16d. Les aubes 16 sont mobiles autour de leurs axes A depuis une position ouverte (non représentée) dans laquelle la section de col Sc de chaque canal 24 a une valeur maximale, jusqu’à une position extrême fermée (illustrée à la ) dans laquelle la section de col Sc de chaque canal 24 a une valeur minimale. Chaque canal 24 a une longueur L mesurée le long de l’axe X ( ). Cette longueur L est la distance entre les sections d’entrée et de sortie Se, Ss. Plusieurs configurations existent pour l’évolution de la section S de chaque canal 24 le long de l’axe X et cette évolution peut en outre être différente selon la position de calage des aubes 16. Dans la présente invention, on s’intéresse uniquement à l’évolution de la section S du canal 24 lorsque les aubes 16 sont en position extrême de fermeture. Il existe plusieurs configurations parmi lesquelles trois sont représentées dans les figures 5a à 5c. Chacune de ces figures montre l’évolution de la section S le long de l’axe X. La figure 5c illustre la présente invention et les figures 5a et 5b illustrent des configurations en dehors du champ de protection de l’invention et sont fournies à titre d’exemples comparatifs. Dans la figure 5c, les aubes 16 sont profilées de sorte que, dans la position extrême fermée, la section S de chaque canal 24 diminue entre la section d’entrée Se et la section de col Sc, puis augmente en continu entre la section de col Sc et la section de sortie Ss. On comprend ainsi que le canal 24 comprend d’abord une partie convergente C1 (liée à une diminution de la section), puis une partie divergente C2 (liée à une augmentation de la section). Les aubes 16 sont ainsi profilées de sorte que la courbe d’évolution de la section S de chaque canal 24 le long de l’axe X ait une forme générale en U. Avantageusement, la courbe d’évolution de la section S de chaque canal 24 présente une tangente T1 au niveau de la section de col Sc. Avantageusement, la courbe d’évolution de la section S de chaque canal 24 présente une autre tangente T2 au niveau de la section de sortie Ss. Une tangente de la courbe signifie que la section S évolue progressivement et donc sans changement brutal. Un changement brutal de la section ferait apparaître un pic sur la courbe. Au contraire, l’extrémité inférieure de la courbe est incurvée. La ou chaque tangente T1, T2 est de préférence horizontale c’est-à-dire parallèle à l’axe des abscisses X. La illustre un mode de réalisation des profils des aubes 16 qui permet d’obtenir l’évolution de la section S illustrée à la figure 5c. Les aubes 16 sont représentées en position extrême de fermeture dans cette . Le trait de contour H1 désigne les profils des aubes 16 selon la configuration de la figure 5c. De préférence, chaque aube 16 comprend une bosse 30 sur son intrados 16a qui s’étend sensiblement sur toute l’étendue de l’aube 16 le long de l’axe A et qui définit la section au col Sc (figures 6 et 7c). Autrement dit, la section de col Sc est mesurée entre cette bosse 30 et l’extrados 16b en regard de l’aube 16 adjacente. La bosse 30 d’une aube 16 ou la section de col Sc définie par cette aube 16, se situe de préférence entre 3 et 10% de la longueur L du canal 24 défini par cette aube 16, mesurée depuis le bord d’attaque de l’aube 16. La figure 7c montre les zones de décollement de gaz au niveau de l’intrados 16a de l’aube 16. On constate que ces zones Z1 sont relativement peu étendues. Dans la figure 5a, les aubes 16 sont profilées de sorte que, dans la position extrême fermée, la section S de chaque canal 24 diminue entre la section d’entrée Se et la section de col Sc, puis augmente et diminue entre la section de col Sc et la section de sortie Ss. Le canal 24 est donc convergent (partie C1 de la courbe), divergent (partie C2) puis à nouveau convergent (partie C3). Dans la figure 5b, les aubes 16 sont profilées de sorte que, dans la position extrême fermée, la section S de chaque canal 24 augmente en continue entre la section d’entrée Se et la section de sortie Ss. Le canal 24 est donc entièrement divergent (partie C2). Les traits de contour H2 et H3 à la désignent respectivement les profils des aubes 16 selon les configurations des figures 5a et 5b. La figure 7a et 7b montrent les zones Z2, Z3 de décollement de gaz au niveau de l’intrados de l’aube 16, respectivement selon les configurations des figures 5a et 5b. On constate que ces zones Z2, Z3 sont plus étendues que la zone de la figure 7c. En effet, dans le cas des figures 5a et 7a, la partie divergente est trop courte ce qui génère davantage de décollements. Dans le cas des figures 5b et 7b, la section de col Sc est au niveau du bord d’attaque 16c ce qui crée une mauvaise tenue à l’incidence et des décollements. Les trois configurations ont été évaluées par calculs aérodynamiques et ont montré : - en position extrême fermée et à un point type ralenti, une nette diminution des pertes pour la configuration selon l’invention, - en position ouverte et à un point type haut régime : une petite augmentation des pertes, a priori négligeable compte tenu des gains apportés à bas régime. Un effet positif de la configuration selon l’invention a aussi été constaté sur les angles de sortie des aubes 16 en position extrême fermée. L’invention permet de réduire notablement les décollements, les pertes et les perturbations d’angle du flux lorsque les aubes 16 sont en position extrême fermée, sans pour autant pénaliser notablement les pertes dans une autre position. Aubage de redresseur (14) pour un compresseur de turbomachine d’aéronef, cet aubage (14) comportant des aubes (16) à calage variable réparties autour d’un axe central (X), chacune de ces aubes (16) comportant un intrados (16a) et un extrados (16b) qui se rejoignent pour former un bord d’attaque (16c) et un bord de fuite (16d), chacune de ces aubes (16) étant mobile en rotation autour d’un axe radial (A) par rapport audit axe central (X) et définissant avec une aube (16) adjacente un canal (24) de passage de gaz entre les aubes (16), chaque canal (24) comportant une section minimale, appelée section au col (Sc), une section d’entrée (Se) qui est située en amont de la section au col (Sc) et au niveau d’un bord d’attaque (16c), et une section de sortie (Ss) qui est située en aval de la section au col (Sc) et au niveau d’un bord de fuite (16d), les aubes (16) étant mobiles autour de leurs axes radiaux (A) depuis une position ouverte dans laquelle la section de col (Sc) de chaque canal (24) a une valeur maximale, jusqu’à une position extrême fermée dans laquelle la section de col (Sc) de chaque canal (24) a une valeur minimale, caractérisé en ce que les aubes (16) sont profilées de sorte que, en position extrême fermée, la section (S) de chaque canal (24) diminue entre la section d’entrée (Se) et la section de col (Sc), puis augmente en continu entre la section de col (Sc) et la section de sortie (Ss). Aubage (14) selon la revendication 1, dans lequel les aubes (16) sont profilées de sorte qu’une courbe d’évolution de la section (S) de chaque canal (24) le long de l’axe central (X) présente une tangente (T1) au niveau de la section de col (Sc). Aubage (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, en position extrême fermée, la section (S) de sortie de chaque canal (24) définit la valeur maximale de la section (S) du canal (24). Aubage (14) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacune des aubes (16) comprend une bosse (30) sur son intrados (16a) qui s’étend sensiblement sur toute l’étendue de l’aube (16) le long de l’axe radial (A) et qui définit ladite section au col (Sc). Aubage (14) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la bosse (30) de chaque aube (16) est située à une distance du bord d’attaque (16c) de l’aube (16) correspondante, qui représente 3 à 10% d’une longueur du canal (24) définie par cette aube (16) mesurée le long dudit axe central (X). Compresseur (10), en particulier haute pression, pour une turbomachine d’aéronef, comportant au moins un aubage (14) selon l’une des revendications précédentes. Turbomachine d’aéronef, comportant au moins un aubage (14) selon l’une des revendications 1 à 5 ou un compresseur (10) selon la revendication 6.