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EP4274949A1 - Ensemble de redressement - Google Patents

Ensemble de redressement

Info

Publication number
EP4274949A1
EP4274949A1 EP22702500.4A EP22702500A EP4274949A1 EP 4274949 A1 EP4274949 A1 EP 4274949A1 EP 22702500 A EP22702500 A EP 22702500A EP 4274949 A1 EP4274949 A1 EP 4274949A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aub
straightening
vane
axis
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22702500.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Claude Parmentier
William Henri Joseph Riera
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP4274949A1 publication Critical patent/EP4274949A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/001—Shrouded propellers
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/46—Arrangements of, or constructional features peculiar to, multiple propellers
    • B64C11/48—Units of two or more coaxial propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • B64D35/04—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions characterised by the transmission driving a plurality of propellers or rotors
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
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    • F05D2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05D2250/314—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being inclined in relation to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a straightening assembly. It relates more particularly to a straightening assembly configured to straighten an air flow generated by a fan.
  • FIG. 1 shows a known rectifying ENS assembly.
  • This rectifying ENS assembly is included in a MOD module.
  • the MOD module also includes an SOU blower.
  • the SOU fan includes AUBSOU fan blades configured to generate an airflow.
  • the straightening ENS assembly includes a plurality of straightening vanes AUB.
  • Each straightening vane AUB is fixed by one end, called the root end, connected to a hub MO.
  • the other end of the AUB straightening vane is called the tip end.
  • aerodynamic difficulties are encountered at the level of the ENS straightening assembly.
  • the number of straightening vanes AUB must be sufficient to avoid the first acoustic modes generating significant noise.
  • the AUB straightening vanes must be close together to guide the flow of the air stream, even at the head where the distance between two consecutive AUB straightening vanes is maximum.
  • the radius at the tip of the blade is defined as being the radius between the tip of the straightening vanes AUB and the center of the hub MO.
  • French patent application FR-3 090 033 is also known, which describes a turbine engine in which a straightening assembly is placed upstream of several bifurcations.
  • these bifurcations do not have the effect of straightening the flow and this straightening is carried out mainly by the straightening assembly.
  • These bifurcations mainly have the effect of providing a fairing incorporating a certain number of elements connecting the engine to the aircraft (such as pipes, heat exchangers, electrical cables, mechanical drive shafts, structural parts of the engine suspension system , etc.) and to separate the air flow generated by the SOU fan into several sectors.
  • There is therefore a need for a new type of air flow straightening assembly making it possible to maximize a distance separating the root of two successive blades and to minimize a distance separating their heads.
  • an air flow straightening assembly comprising a plurality of straightening vanes distributed around an axis of revolution of the straightening assembly, for each righting vane, a chord of the righting vane, taken at the level of the root of the righting vane, not overlapping, in the direction of the axis of revolution, a chord of an adjacent righting vane, taken at the level of the root of the adjacent righting vane, and a chord of the righting vane, taken at the level of the righting vane head, overlapping, in the direction of the axis of revolution, a chord of the adjacent righting vane, taken at the level of the righting vane head adjacent righting vane.
  • This straightening assembly makes it possible to double the distance between the root of two successive blades without changing the distance between their heads. This doubling facilitates the fixing of the blades at the level of the hub. This makes it easier to fix the blades, in the case of engines with a very high bypass ratio (UHBR for Ultra High Bypass Ratio in English), in the case of a fan driven by electric motors and in the case of engines without a primary compressor. integrated downstream of the rectifier assembly, for example in the case of a single-channel motor.
  • UHBR Ultra High Bypass Ratio in English
  • leading edge of part of the straightening vanes is farther from the trailing edge of the fan blades, which makes it possible to limit the noise of the fan.
  • the shape of the air outlet channel may possibly be implemented lower and therefore will lead to a reduction in the master torque of the engine and therefore in its mass.
  • this arrangement facilitates the installation of the ejection orifice allowing the extraction of the primary air flow when the engine is operating for example at idle.
  • This ejection orifice is also known by the English expression Variable Bleed Valve VBV.
  • the outlet grilles of the VBV relief valve duct are located near the feet of the OGVs on the interior wall of the secondary flow
  • a distance between the head of the straightening vane and the axis of revolution is substantially identical for all the straightening vanes.
  • a distance between the root of the straightening vane and the axis of revolution is substantially identical for all the straightening vanes.
  • This embodiment is advantageous in the case of a motor in which the rectifier is on the same stream (secondary flow only for a double flow motor or single flow for a single flow motor) for example "monoflow" with generator of remote gas.
  • a distance between the root of the straightening vane and the axis of revolution, and a distance between the root of the adjacent straightening vane and the axis of revolution, are different.
  • This embodiment is advantageous in the case of an engine in which the OGV roots are in different veins (secondary flow) and upstream of the primary flow, for example double-flow engine.
  • Another aspect of the invention relates to a fan module which comprises a fan and a straightening assembly as described above.
  • the straightening assembly is placed downstream of the fan.
  • turbofan engine comprising the rectifier assembly or the fan module.
  • the turbofan engine also includes a power generator.
  • Another aspect of the invention relates to a single-flow engine comprising the rectifier assembly or the fan module.
  • the mono-flow engine also includes a delocalized power generator.
  • Another aspect of the invention relates to an aircraft comprising a turbofan engine or a single-flow engine.
  • FIG. 2 represents a first embodiment of the module of the invention.
  • FIG. 3 represents a second embodiment of the module of the invention.
  • FIGS. 4-a to 4-c represent aircraft implementing the second embodiment of the module of the invention.
  • FIG. 5 represents a third embodiment of the module of the invention.
  • FIG. 2 represents a fan module MOD comprising a fan SOU and a rectification assembly ENS of the OGV type for “Outlet Guide Vane” in English.
  • This module is integrated in a turbine engine (not represented in FIG. 2) allowing for example the motorization of an aircraft (not represented in FIG. 2).
  • the upstream and the downstream are defined with respect to the direction of normal flow of the air flow through the turbomachine and more particularly through the fan SOU and the straightening assembly ENS.
  • the module MOD has a longitudinal axis X.
  • the module MOD is substantially symmetrical with respect to this axis X.
  • a axial direction corresponds to the direction of the X axis.
  • a radial direction is a direction perpendicular to this X axis and passing through it.
  • the terms internal and external are used in reference to a radial direction so that the internal part or face of an element is closer to the X axis than the external part or face of the same element.
  • the MOD module When the MOD module is integrated into the turbine engine, the MOD module is placed in the upstream part of the turbine engine.
  • the MOD module includes a cylindrical CEXT fan casing.
  • An axis of revolution of the fan casing CEXT is Tax X.
  • the fan SOU comprises a fan rotor ROT, an upstream part of which is of substantially conical shape.
  • the fan SOU comprises fan blades AUBSOU linked to the rotor ROT and extending radially to a zone very close to the inner face of the outer fairing CEXT.
  • the SOU fan is used to generate the flow passing through the turbomachine.
  • the straightening assembly ENS makes it possible to straighten the flow of air coming from the fan SOU.
  • the ENS straightening assembly includes a plurality of straightening AUB vanes that extend radially about the X axis.
  • AUB straightening vanes have an EXTP root located at one end of the AUB straightening vane closest to the X axis and an EXTT head located at one end of the AUB straightening vane furthest from the axis X.
  • AUB righting vanes have a leading edge, a trailing edge, a lower surface and a lower surface.
  • AUB straightening vanes have chords or lines of camber extending from the leading edge to trailing edge. The chord is the line halfway between the intrados surface and the extrados surface of the AUB blade.
  • each straightening vane AUB two adjacent straightening vanes AUB are defined, one straightening vane AUB adjacent in the clockwise direction and one straightening vane AUB adjacent in the anti-clockwise direction.
  • the clockwise and anti-clockwise directions are taken by considering the ENS straightening assembly with the upstream part oriented towards the user.
  • the straightening vane AUB adjacent in the clockwise direction to a first straightening vane AUB is the straightening vane AUB succeeding in the clockwise direction to the first straightening vane AUB and for which the angle between a first axis perpendicular to the axis X and passing through the leading edge at the root of the first straightening vane AUB and a second axis perpendicular to the axis X and passing through the leading edge at the root of the straightening vane AUB adjacent clockwise is minimal.
  • the straightening vane AUB adjacent in the anti-clockwise direction to a first straightening vane AUB is the straightening vane AUB succeeding in the counter-clockwise direction to the first straightening vane AUB and for which the angle between a first axis perpendicular to the X axis and passing through the leading edge at the root of the first straightening vane AUB and a second axis perpendicular to the X axis and passing through the leading edge at the root of the Counter-clockwise adjacent AUB righting vane is minimal.
  • the AUB straightening vanes are distributed equidistantly around the X axis of revolution of the ENS straightening assembly.
  • an angle between a first axis perpendicular to the axis X and passing through the leading edge of a straightening vane AUB and a second axis perpendicular to the axis X and passing through the leading edge of a straightening vane AUB adjacent to the blade has a substantially constant absolute value, whatever the straightening vane AUB considered.
  • the chord COP at the level of the root of the straightening vane AUB considered does not overlap axially the chord COP at the level of the root of a straightening vane AUB adjacent to the blade of AUB turnaround considered.
  • the COT chord at the tip of the AUB straightening vane considered overlaps axially the COT chord at the tip of an AUB straightening vane adjacent to the AUB turnaround considered.
  • the COP chord at the root level overlaps axially the COP chord at the root level of a straightening vane AUB twice adjacent (clockwise or anti-clockwise) to the straightening vane AUB considered.
  • straightening vane AUB twice adjacent in the anti-clockwise direction to a first straightening vane AUB it is understood the straightening vane AUB adjacent in the anti-clockwise direction to an anti-clockwise straightening vane AUB adjacent in the clockwise direction at the first AUB righting vane.
  • the AUB straightening vanes are divided into two groups of identical size.
  • the AUB straightening vanes of a first group have the leading edge, at the level of the head of the straightening vane AUB, located at a first substantially identical axial position.
  • the straightening vanes AUB of a second group have the leading edge, at the level of the head of the straightening vane AUB, located at a second substantially identical axial position.
  • the first axial position is closer to the fan SOU than the second axial position. This first axial position is therefore upstream of the second axial position.
  • the straightening vanes AUB are distributed around the X axis by placing alternately a straightening vane AUB of the first group and a straightening vane AUB of the second group.
  • the straightening vanes AUB of the first group are fixed at the level of the foot to an external surface of a first hub MOI of substantially axisymmetric shape.
  • An axis of revolution of the first MOI hub is identical to the axis X.
  • the first MOI hub has a first diameter.
  • the righting vanes AUB of the second group are fixed at the level of the foot to the surface of a second hub M02 also of substantially axisymmetric shape.
  • An axis of revolution of the second hub M02 is identical to the axis X.
  • the second hub M02 has a second diameter.
  • the first diameter is less than the second diameter.
  • the first hub MOI extends along the X axis from the fan SOU.
  • the second hub M02 extends along the X axis from a position downstream of the fan SOU.
  • the upstream end of the second hub M02 is called the separating spout.
  • the space between the outer surface of the first hub MOI and the inner surface of the second hub M02 forms the start of a primary stream in which a primary flow circulates.
  • the space comprised between the external surface of the second hub M02 and the internal surface of the fan casing CEXT forms a secondary stream in which a secondary flow circulates.
  • the MOD module has a diameter of between 25 and 130 inches (ie between 63.5 cm and 330.2 cm) and comprises between 10 and 26 AUBSOU fan blades.
  • the straightening assembly ENS comprises an even number of straightening vanes AUB which are grouped into two groups (one comprising the even straightening vanes AUB and the other the odd straightening vanes AUB).
  • the position of the head of the even and odd AUB straightening vanes is substantially unchanged (successive straightening vanes are close together at the level of the fan casing).
  • the odd straightening vanes extend from the outer casing to the inner surface of the flow while the even straightening vanes stop at the splitter spout (on the middle surface that bisects the flow).
  • the edge of the slat is positioned axially between the leading edge of the even righting vanes and the trailing edge of the odd righting vanes.
  • the feet of the even and odd AUB straightening vanes are offset longitudinally so that the air flows between two AUB straightening vanes of the same group.
  • the width of the vein at the level of the root of the straightening vanes AUB is doubled, which makes it possible to integrate a greater number of straightening vanes AUB, for example they can be increased by 5% to 10%.
  • the odd AUB straightening vanes straighten all the airflow generated by the SOU fan, while the even AUB straightening vanes straighten only the secondary flow.
  • FIG. 3 represents an embodiment in which the straightening assembly ENS comprises only the first hub MOI.
  • the set of straightening vanes AUB are fixed at the level of the foot to the outer surface of a first hub MOI.
  • the straightening vanes AUB of a first group have the leading edge, at the level of the head of the straightening vane AUB, located at a first substantially identical longitudinal position.
  • the straightening vanes AUB of a second group have the leading edge, at the level of the tip of the straightening vane AUB, located at a second substantially identical longitudinal position.
  • the first longitudinal position is closer to the fan SOU than the second axial position.
  • an external diameter of the rotor ROT of the fan SOU is substantially equal to the external diameter of the hub MOI.
  • the module MOD only comprises a single vein and this module MOD is connected to a delocalized power generator.
  • the assembly comprising the MOD module and the delocalized power generator, then forms a single-flow motor.
  • FIG. 3 therefore represents the module MOD comprising the fan SOU and the rectifier assembly ENS in a monoflow case.
  • the straightening vanes AUB still an even number, are grouped into two groups with a position of the heads that is substantially unchanged.
  • the feet of the even and odd AUB straightening vanes are offset longitudinally.
  • the MOD module does not have a splitter. Fixing the AUB righting vanes to the foot level is made on the same outer surface of the MOI hub but at a different position, so that the leading edge of the even AUB righting vanes is behind the trailing edge of the odd AUB righting vanes.
  • Figures 4-a to 4-c represent such an assembly comprising the MOD module and a delocalized GEN power generator.
  • This delocalized power generator GEN can, for example, be a gas turbine, an electric motor or any other device making it possible to supply a rotating shaft with a torque.
  • the delocalized GEN power generator mechanically drives the MOD module via a transmission shaft.
  • the power generator GEN can be placed outside the MOD module or be positioned in a nacelle comprising the MOD module (for example for a vertical take-off aircraft, known by the acronym VTOL in English Vertical Take-Off and Landing, figure 4-c)
  • FIG. 5 shows another embodiment of the MOD module.
  • all of the straightening vanes AUB are fixed, by the foot, to the second hub M02.
  • This second M02 hub is on the inside of the secondary vein.
  • the ENS straightening assembly only straightens the secondary airflow.
  • the MOD module is the upstream part of a turboshaft engine.
  • the straightening vanes EUB only make it possible to straighten the second stream.
  • this invention makes it possible, in the case of a dual-flow blower to supply a secondary flow and a primary flow, to have the separation nozzle positioned in three different ways: upstream of the set of straightening vanes AUB, more particularly upstream of the leading edge of the set of straightening vanes AUB, between the trailing edge of the odd straightening vanes AUB and the leading edge of the vanes peers AUB straightening vanes, downstream of the AUB straightening vanes, more particularly downstream of the trailing edge of all the AUB straightening vanes.

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Abstract

Ensemble de redressement d'un flux d'air, moteur à mono flux, moteur à double flux et aéronef, l'ensemble comprenant une pluralité d'aubes de redressement réparties autour d'un axe de révolution de l'ensemble de redressement, pour chaque aube de redressement, une corde de l'aube de redressement, prise au niveau d'un pied de l'aube de redressement, ne chevauchant pas, dans la direction de l'axe révolution, une corde d'une aube de redressement adjacente, prise au niveau d'un pied de l'aube de redressement adjacente, et une corde de l'aube de redressement, prise au niveau d'une tête de l'aube de redressement, chevauchant, dans la direction de l'axe de révolution, une corde de l'aube de redressement adjacente, prise au niveau d'une tête de l'aube de redressement adjacente.

Description

ENSEMBLE DE REDRESSEMENT DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un ensemble de redressement. Elle concerne plus particulièrement un ensemble de redressement configuré pour redresser un flux d'air généré par une soufflante.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les ensembles de redressement, grilles de redresseurs ou OGV pour « Outlet Guide Vane » en anglais, permettent de redresser le flux d’air généré par la soufflante, tout en limitant les pertes liées à ce redressement.
La figure 1 représente un ensemble ENS de redressement connu. Cet ensemble ENS de redressement est compris dans un module MOD. Le module MOD comprend également une soufflante SOU.
La soufflante SOU comprend des aubes de soufflante AUBSOU configurées pour générer un flux d'air.
L'ensemble ENS de redressement comprend une pluralité d'aubes de redressement AUB. Chaque aube de redressement AUB est fixée par une extrémité, dite de pied, reliée à un moyeu MO. L'autre extrémité de l'aube de redressement AUB est nommée extrémité de tête. On parle alors du pied et de la tête de l'aube de redressement AUB. Pour améliorer les moteurs actuels, on rencontre des difficultés d'ordre aérodynamique au niveau de l'ensemble de redressement ENS. En effet le nombre d'aubes de redressement AUB doit être suffisant pour éviter les premiers modes acoustiques générateurs de bruit important. De plus, les aubes de redressement AUB doivent être rapprochées pour guider l'écoulement du flux d'air, même au niveau de la tête où la distance entre deux aubes de redressement AUB consécutives est maximale. On définit le rayon en tête d'aubage comme étant le rayon entre la tête des aubes de redressement AUB et le centre du moyeu MO. On définit le rayon en pied d'aubage comme étant le rayon entre le pied des aubes de redressement AUB et le centre du moyeu MO. Lorsque les aubes de redressement AUB sont de grande taille et donc que le rayon en tête d'aubage est grand par rapport au rayon en pied d'aubage, on doit trouver un compromis entre : - un nombre d'aubes qui permet d'avoir une distance entre la tête de deux aubes de redressement AUB consécutives suffisamment faible, et - un nombre d'aubes qui permet d'avoir une distance entre le pied de deux aubes de redressement AUB consécutives suffisamment élevée pour permettre l'intégration des différentes aubes de redressement AUB sur le moyeu MO et qui permet un passage d'air (appelé aussi canal inter aube) suffisamment large pour éviter un blocage du flux d'air traversant l'ensemble ENS de redressement.
On connaît aussi la demande de brevet français FR-3 090 033 qui décrit un turbomoteur dans lequel un ensemble de redressement est placé en amont de plusieurs bifurcations. Cependant ces bifurcations n'ont pas pour effet de redresser le flux et ce redressement est réalisé principalement par l'ensemble de redressement. Ces bifurcations ont principalement pour effet de fournir un carénage intégrant un certain nombre d’éléments reliant le moteur à l’avion (de type canalisations, échangeurs de chaleur, câbles électriques, arbres d’entraînement mécanique, pièces structurales du système de suspension du moteur, etc.) et de séparer le flux d'air généré par la soufflante SOU en plusieurs secteurs. II y a donc un besoin pour un nouveau type d'ensembles de redressement d'un flux d'air permettant de maximiser une distance séparant le pied de deux aubes successives et de minimiser une distance séparant leurs têtes.
EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit selon l'invention un ensemble de redressement d'un flux d'air comprenant une pluralité d'aubes de redressement réparties autour d’un axe de révolution de l’ensemble de redressement, pour chaque aube de redressement, une corde de l'aube de redressement, prise au niveau du pied de l'aube de redressement, ne chevauchant pas, dans la direction de l'axe de révolution, une corde d'une aube de redressement adjacente, prise au niveau du pied de l'aube de redressement adjacente, et une corde de l'aube de redressement, prise au niveau de la tête de l'aube de redressement , chevauchant, dans la direction de l'axe de révolution, une corde de l'aube de redressement adjacente, prise au niveau de la tête de l'aube de redressement adjacente.
Cet ensemble de redressement permet de doubler la distance entre le pied de deux aubes successives sans changer la distance entre leurs têtes. Ce doublement facilite la fixation des aubes au niveau du moyeu. Ceci permet de fixer les aubes plus facilement, dans le cas de moteurs à très grand taux de dilution (UHBR pour Ultra High Bypass Ratio en anglais), dans le cas de soufflante entraînée par des moteurs électriques et dans le cas de moteurs sans compresseur primaire intégré en aval de l'ensemble de redressement, par exemple dans le cas d'un moteur monocanal.
De plus, le bord d'attaque d'une partie des aubes de redressement est plus éloigné du bord de fuite des aubes de soufflante, ce qui permet de limiter le bruit de la soufflante.
De fait, la forme du canal de sortie de l'air pourra éventuellement être implémentée plus bas et donc conduira à une réduction du maître couple du moteur et donc de sa masse. On peut aussi réduire la longueur de la nacelle en ayant plus de libertés sur les solutions pour gérer l'acoustique du moteur.
Par ailleurs cette disposition facilite l'implantation de l'orifice d'éjection permettant l'extraction du flux d'air primaire quand le moteur fonctionne par exemple au ralenti. Cet orifice d'éjection est aussi connu sous l'expression anglaise Variable Bleed Valve VBV. Ainsi les grilles de sortie de conduit de vanne de décharge VBV sont implantés à proximité des pieds des OGV en paroi intérieure de flux secondaire Dans un mode de réalisation une distance entre la tête de l'aube de redressement et l'axe de révolution est sensiblement identique pour toutes les aubes de redressement.
Dans un mode de réalisation une distance entre le pied de l'aube de redressement et l'axe de révolution est sensiblement identique pour toutes les aubes de redressement.
Ce mode de réalisation est avantageux dans le cas d'un moteur dans lequel le redresseur est sur une même veine (flux secondaire seulement pour un moteur double flux ou flux unique pour un moteur à simple flux) par exemple à « monoflux » avec générateur de gaz déporté.
Dans un mode de réalisation une distance, entre le pied de l'aube de redressement et l'axe de révolution, et une distance, entre le pied de l'aube de redressement adjacente et l'axe de révolution, sont différentes.
Ce mode de réalisation est avantageux dans le cas d'un moteur dans lequel les pieds d'OGV sont dans des veines différentes (flux secondaire) et en amont de flux primaire par exemple moteur à double flux.
Un autre aspect de l'invention concerne un module de soufflante qui comprend une soufflante et un ensemble de redressement tel décrit ci- dessus. L'ensemble de redressement est placé en aval de la soufflante.
Un autre aspect de l'invention concerne un moteur à double flux comprenant l'ensemble de redressement ou le module de soufflante. Le moteur à double flux comprend aussi un générateur de puissance.
Un autre aspect de l'invention concerne un moteur à mono flux comprenant l'ensemble de redressement ou le module de soufflante. Le moteur mono flux comprend aussi un générateur de puissance délocalisé. Un autre aspect de l'invention concerne un aéronef comprenant un moteur à double flux ou un moteur à mono flux.
DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
La figure 1, décrite précédemment, représente un ensemble de redressement connu dans un module de soufflante. La figure 2 représente un premier mode de réalisation du module de l'invention.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du module de l'invention.
Les figures 4-a à 4-c représentent des aéronefs mettant en œuvre le deuxième mode de réalisation du module de l'invention.
La figure 5 représente un troisième mode de réalisation du module de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La figure 2 représente un module de soufflante MOD comprenant une soufflante SOU et un ensemble de redressement ENS de type OGV pour « Outlet Guide Vane » en anglais. Ce module est intégré dans un turbomoteur (non représenté sur la figure 2) permettant par exemple la motorisation d'un aéronef (non représenté sur la figure 2).
Dans la suite, l’amont et l’aval sont définis par rapport au sens d’écoulement normal du flux d'air au travers de la turbomachine et plus particulièrement au travers de la soufflante SOU et de l'ensemble de redressement ENS. La module MOD présente un axe longitudinal X. Le module MOD est sensiblement symétrique par rapport à cet axe X. Une direction axiale correspond à la direction de l'axe X. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Sauf précision contraire, les termes interne et externe sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément.
Lorsque le module MOD est intégré dans le turbomoteur, le module MOD est placé dans la partie amont du turbomoteur.
Le module MOD comprend un carter de soufflante CEXT de forme cylindrique. Un axe de révolution du carter de soufflante CEXT est Taxe X.
La soufflante SOU comprend un rotor de soufflante ROT dont une partie amont est de forme sensiblement conique. La soufflante SOU comprend des aubes de soufflante AUBSOU liées au rotor ROT et s'étendant radialement jusqu'à une zone très proche de la face interne du carénage extérieur CEXT. La soufflante SOU permet de générer le flux traversant la turbomachine. L'ensemble de redressement ENS permet de redresser le flux d'air provenant de la soufflante SOU.
L'ensemble de redressement ENS comprend une pluralité d'aubes AUB de redressement qui s'étendent radialement autour de l'axe X.
Les aubes de redressement AUB ont un pied EXTP localisé à une extrémité de l'aube de redressement AUB la plus proche de l'axe X et une tête EXTT localisée à une extrémité de l'aube de redressement AUB la plus éloignée de l'axe X. Les aubes AUB de redressement ont un bord d’attaque, un bord de fuite, une surface intrados et une surface extrados. Les aubes AUB de redressement présentent des cordes ou lignes de cambrure s'étendant du bord d'attaque au bord de fuite. La corde est la ligne à mi-distance entre la surface intrados et la surface extrados de l’aube AUB.
Pour chaque aube de redressement AUB, on définit deux aubes de redressement AUB adjacentes, une aube de redressement AUB adjacente dans le sens horaire et une aube de redressement AUB adjacente dans le sens anti-horaire. Les sens horaire et anti-horaire sont pris en considérant l'ensemble de redressement ENS avec la partie amont orientée vers l'utilisateur.
L'aube de redressement AUB adjacente dans le sens horaire à une première aube de redressement AUB est l'aube de redressement AUB succédant dans le sens horaire à la première aube de redressement AUB et pour laquelle l'angle entre un premier axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque au niveau du pied de la première aube de redressement AUB et un deuxième axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque au niveau du pied de la aube de redressement AUB adjacente dans le sens horaire est minimal. L'aube de redressement AUB adjacente dans le sens anti-horaire à une première aube de redressement AUB est l'aube de redressement AUB succédant dans le sens anti-horaire à la première aube de redressement AUB et pour laquelle l'angle entre un premier axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque au niveau du pied de la première aube de redressement AUB et un deuxième axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque au niveau du pied de la aube de redressement AUB adjacente dans le sens anti-horaire est minimal.
Les aubes de redressement AUB sont réparties de manière équidistante autour de l'axe X de révolution de l’ensemble de redressement ENS.
Par réparties de manière équidistante on comprend qu'un angle, entre un premier axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque d'une aube de redressement AUB et un deuxième axe perpendiculaire à l'axe X et passant par le bord d'attaque d'une aube de redressement AUB adjacente à l'aube, a une valeur absolue sensiblement constante, quelle que soit l'aube de redressement AUB considérée. Quelle que soit l'aube de redressement AUB considérée, la corde COP au niveau du pied de l'aube de redressement AUB considérée ne chevauche pas axialement la corde COP au niveau du pied d'une aube de redressement AUB adjacente à l'aube de redressement AUB considérée. Quelle que soit l'aube de redressement AUB considérée, la corde COT au niveau de la tête de l'aube de redressement AUB considérée chevauche axialement la corde COT au niveau de la tête d'une aube de redressement AUB adjacente à l'aube de redressement AUB considérée. Pour chaque aube de redressement AUB, la corde COP au niveau du pied chevauche axialement la corde COP au niveau du pied d'une aube de redressement AUB deux fois adjacente (horaire ou anti-horaire) à l'aube de redressement AUB considérée. Par aube de redressement AUB deux fois adjacente dans le sens horaire à une première aube de redressement AUB, on comprend l'aube de redressement AUB adjacente dans le sens horaire à une aube de redressement horaire AUB adjacente dans le sens horaire à la première aube de redressement AUB.
Par aube de redressement AUB deux fois adjacente dans le sens anti horaire à une première aube de redressement AUB, on comprend l'aube de redressement AUB adjacente dans le sens anti-horaire à une aube de redressement anti-horaire AUB adjacente dans le sens horaire à la première aube de redressement AUB.
Ainsi les aubes de redressement AUB sont réparties en deux groupes de taille identique. Les aubes de redressement AUB d'un premier groupe ont le bord d'attaque, au niveau de la tête de l'aube de redressement AUB, localisé à une première position axiale sensiblement identique. Les aubes de redressement AUB d'un deuxième groupe ont le bord d'attaque, au niveau de la tête l'aube de redressement AUB, localisé à une deuxième position axiale sensiblement identique. La première position axiale est plus proche de la soufflante SOU que la deuxième position axiale. Cette première position axiale est donc en amont de la deuxième position axiale.
Pour chaque aube de redressement AUB, son aube de redressement adjacente horaire appartient à un groupe différent du groupe de l'aube de redressement AUB et son aube de redressement adjacente anti-horaire appartient à un groupe différent du groupe de l'aube de redressement AUB
Les aubes de redressement AUB sont réparties autour de l'axe X en plaçant de manière alternée une aube de redressement AUB du premier groupe et une aube de redressement AUB du deuxième groupe.
Sur la figure 2, les aubes de redressement AUB du premier groupe sont fixées au niveau du pied à une surface externe d'un premier moyeu MOI de forme sensiblement axisymétrique. Un axe de révolution du premier moyeu MOI est identique à l'axe X. Le premier moyeu MOI présente un premier diamètre. Les aubes de redressement AUB du deuxième groupe sont fixées au niveau du pied à la surface d'un deuxième moyeu M02 également de forme sensiblement axisymétrique. Un axe de révolution du deuxième moyeu M02 est identique à l'axe X. Le deuxième moyeu M02 présente un deuxième diamètre.
Le premier diamètre est inférieur au deuxième diamètre.
Le premier moyeu MOI s'étend le long de l'axe X à partir de la soufflante SOU. Le deuxième moyeu M02 s'étend le long de l'axe X à partir d'une position en aval de la soufflante SOU. On appelle bec de séparation l'extrémité amont du deuxième moyeu M02. L'espace compris entre la surface externe du premier moyeu MOI et la surface interne du deuxième moyeu M02 forme le début d'une veine primaire dans laquelle circule un flux primaire. L'espace compris entre la surface externe du deuxième moyeu M02 et la surface interne du carter de soufflante CEXT forme une veine secondaire dans laquelle circule un flux secondaire.
Avantageusement le module MOD a un diamètre compris entre 25 et 130 pouces (soit entre 63,5cm et 330,2cm) et comporte entre 10 et 26 aubes de de soufflante AUBSOU.
Ainsi sur la figure 2 l'ensemble de redressement ENS comprend un nombre pair d'aubes de redressement AUB qui sont regroupées en deux groupes (l'un comprenant les aubes de redressement AUB paires et l'autre les aubes de redressement AUB impaires). La position de la tête des aubes de redressement AUB paires et impaires est sensiblement inchangée (les aubes de redressement successives sont proches au niveau du carter de soufflante). Les aubes de redressement impaires s'étendent du carter externe à la surface interne de l'écoulement tandis que les aubes de redressement paires s'arrêtent sur le bec de séparation (sur la surface intermédiaire qui coupe le flux en deux). Le bord du bec est positionné axialement entre le bord d'attaque des aubes de redressement paires et le bord de fuite des aubes de redressement impaires. Ainsi les pieds des aubes de redressement AUB paires et impaires sont décalés longitudinalement de manière à ce que l'air s'écoule entre deux aubes de redressement AUB du même groupe. Les aubes de redressement AUB impaires, placées en amont, redressent d'abord en partie le flux d'air, puis les aubes de redressement AUB paires, placées en aval, finissent le redressement.
Pour une largeur de veine inter-aubes constante au niveau de la tête des aubes de redressement AUB, la largeur de la veine au niveau du pied des aubes de redressement AUB est doublée, ce qui rend possible l'intégration d'un nombre d'aubes de redressement AUB plus important on peut par exemple les augmenter de 5% à 10%. Les aubes de redressement AUB impaires redressent tout le flux d'air généré par la soufflante SOU, alors que les aubes de redressement AUB paires ne redressent que le flux secondaire.
La figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel l'ensemble de redressement ENS ne comprend que le premier moyeu MOI. L'ensemble des aubes de redressement AUB sont fixées au niveau du pied à la surface externe d'un premier moyeu MOI. Comme sur la figure 2, les aubes de redressement AUB d'un premier groupe ont le bord d'attaque, au niveau de la tête de l'aube de redressement AUB, localisé à une première position longitudinale sensiblement identique. Les aubes de redressement AUB d'un deuxième groupe ont le bord d'attaque, au niveau de tête de l'aube de redressement AUB, localisé à une deuxième position longitudinale sensiblement identique. La première position longitudinale est plus proche de la soufflante SOU que la deuxième position axiale.
Sur la figure 3, un diamètre externe du rotor ROT de la soufflante SOU est sensiblement égal au diamètre externe du moyeu MOI. Ainsi, dans ce cas, le module MOD ne comprend qu'une seule veine et ce module MOD est relié à un générateur de puissance délocalisé. L'ensemble, comprenant le module MOD et le générateur de puissance délocalisé, forme alors un moteur mono-flux.
La figure 3 représente donc le module MOD comprenant la soufflante SOU et l'ensemble de redressement ENS dans un cas monoflux. De la même façon que sur la figure 2, les aubes de redressement AUB, toujours en nombre pair, sont regroupées en deux groupes avec une position des têtes sensiblement inchangée. Les pieds des aubes de redressement AUB paires et impaires sont décalés longitudinalement. Le module MOD ne présente pas de bec de séparation. La fixation des aubes de redressement AUB au niveau du pied est réalisée sur le même surface externe du moyeu MOI mais à une position différente, de manière à ce que le bord d'attaque des aubes de redressement AUB paires soit derrière le bord de fuite des aubes de redressement AUB impaires.
Les figure 4-a à 4-c représentent un tel ensemble comprenant la module MOD et un générateur de puissance GEN délocalisé. Ce générateur de puissance GEN délocalisé peut, par exemple, être une turbine à gaz, un moteur électrique ou tout autre dispositif permettant de fournir sur un arbre tournant un couple de rotation. Le générateur de puissance GEN délocalisé entraîne mécaniquement le module MOD via un arbre de transmission. Le générateur de puissance GEN peut être placé à l'extérieur du module MOD ou être positionné dans une nacelle comprenant le module MOD (par exemple pour un aéronef à décollage vertical, connu sous l'acronyme VTOL en anglais Vertical Take-Off and Landing, figure 4-c)
La figure 5 représente un autre mode de réalisation du module MOD. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble des aubes de redressement AUB sont fixées, par le pied, au deuxième moyeu M02. Ce deuxième moyeu M02 est en face interne de la veine secondaire. L'ensemble de redressement ENS ne redresse que le flux d'air secondaire.
Le module MOD est la partie amont d'un turbomoteur double flux. Dans ce mode de réalisation, les aubes de redressement EUB ne permettent de ne redresser que le deuxième flux.
Ceci permet en particulier de positionner un compresseur primaire sous les pieds des aubes de redressement.
Ainsi cette invention permet, dans le cas d'une soufflante à double flux pour alimenter un flux secondaire et un flux primaire, d'avoir le bec de séparation positionné de trois manières différentes : en amont de l'ensemble des aubes de redressement AUB, plus particulièrement en amont du bord d'attaque de l'ensemble des aubes de redressement AUB, entre le bord de fuite des aubes de redressement AUB impairs et le bord d'attaque des aubes de redressement AUB pairs, en aval des aubes de redressement AUB, plus particulièrement en aval du bord de fuite de l'ensemble des aubes de redressement AUB.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de redressement (ENS) d'un flux d'air comprenant une pluralité d'aubes de redressement (AUB) réparties autour d’un axe de révolution (X) de l’ensemble de redressement (ENS), pour chaque aube de redressement (AUB), une corde (COP) de l'aube de redressement (AUB), prise au niveau d'un pied (EXTP) de l'aube de redressement (AUB), ne chevauchant pas, dans la direction de l'axe révolution (X), une corde (COP) d'une aube de redressement (AUB) adjacente, prise au niveau d'un pied (EXTP) de l'aube de redressement (AUB) adjacente, et une corde (COT) de l'aube de redressement (AUB), prise au niveau d'une tête (EXTT) de l'aube de redressement (AUB), chevauchant, dans la direction de l'axe de révolution (X), une corde (COT) de l'aube de redressement (AUB) adjacente, prise au niveau d'une tête (EXTT) de l'aube de redressement (AUB) adjacente.
2. Ensemble de redressement (ENS) selon la revendication 1, une distance entre la tête (EXTT) de l'aube de redressement (AUB) et l'axe de révolution (X) étant identique pour toutes les aubes de redressement (AUB).
3. Ensemble de redressement (ENS) selon la revendication 1 ou 2, une distance entre le pied (EXTP) de l'aube de redressement (AUB) et l'axe de révolution (X) étant identique pour toutes les aubes de redressement (AUB).
4. Ensemble de redressement (ENS) selon la revendication 1 ou 2, une distance, entre le pied (EXTP) de l'aube de redressement (AUB) et l'axe de révolution (X), et une distance, entre le pied (EXTP) de l'aube de redressement (AUB) adjacente et l'axe de révolution (X), étant différentes.
5. Module de soufflante (MOD) comprenant une soufflante (SOU) et un ensemble de redressement (ENS) selon l'une des revendications 1 à 4, l'ensemble de redressement (ENS) étant placé en aval de la soufflante (SOU).
6. Moteur à double flux comprenant l'ensemble de redressement (ENS) selon l'une des revendications 1 à 4 ou un module de soufflante selon la revendication 5, le moteur à double flux comprenant aussi un générateur de puissance (GEN).
7. Moteur à mono flux comprenant l'ensemble de redressement (ENS) selon l'une des revendications 1 à 4 ou un module de soufflante selon la revendication 5, le moteur à mono flux comprenant aussi un générateur de puissance (GEN) délocalisé.
8. Aéronef comprenant un moteur à double flux selon la revendication 6 ou un moteur à mono flux selon la revendication 7.
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