BE1024951A1 - Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale - Google Patents

Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale Download PDF

Info

Publication number
BE1024951A1
BE1024951A1 BE20175045A BE201705045A BE1024951A1 BE 1024951 A1 BE1024951 A1 BE 1024951A1 BE 20175045 A BE20175045 A BE 20175045A BE 201705045 A BE201705045 A BE 201705045A BE 1024951 A1 BE1024951 A1 BE 1024951A1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
blade
fundamental frequency
deformation
frost
turbomachine
Prior art date
Application number
BE20175045A
Other languages
English (en)
Other versions
BE1024951B1 (fr
Inventor
Vriendt Olivier De
Original Assignee
Safran Aero Boosters 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 Aero Boosters Sa filed Critical Safran Aero Boosters Sa
Priority to BE2017/5045A priority Critical patent/BE1024951B1/fr
Publication of BE1024951A1 publication Critical patent/BE1024951A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of BE1024951B1 publication Critical patent/BE1024951B1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/02—De-icing means for engines having icing phenomena
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H13/00—Measuring resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/407—Transmission of power through piezoelectric conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/334—Vibration measurements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/60—Control system actuates means
    • F05D2270/62—Electrical actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05D2270/804—Optical devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de dégivrage (28) pour aube (26) de turbomachine, notamment pour compresseur basse pression de turboréacteur. Le dispositif (28) comporte une aube qui est fixée à un support et qui présente une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l'aube (26) est libre de givre, et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l'aube (26) est recouverte de givre. Un système d'excitation en vibration (36) sollicite l'aube (26) selon un spectre de vibrations comprenant la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre de déformation. Dès lors l'aube (26) givrée entre en résonnance et se dégivre grâce à l'amplitude de ses oscillations naturelles. Un procédé de dégivrage d'aube (26) est également proposé.

Description

(30) Données de priorité :
(71) Demandeur(s) :
SAFRAN AERO BOOSTERS S.A.
4041, HERSTAL (MILMORT)
Belgique (72) Invente u r(s) :
DE VRIENDT Olivier 4690 BASSENGE Belgique (54) DISPOSITIF DE DEGIVRAGE POUR AUBE ET TURBOMACHINE AXIALE ,-?8 (57) L'invention concerne un dispositif de dégivrage HQ, 3 (28) pour aube (26) de turbomachine, notamment pour compresseur basse pression de turboréacteur.
Le dispositif (28) comporte une aube qui est fixée à un support et qui présente une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l'aube (26) est libre de givre, et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l'aube (26) est recouverte de givre. Un système d'excitation en vibration (36) sollicite l'aube (26) selon un spectre de vibrations comprenant la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre de déformation. Dès lors l'aube (26) givrée entre en résonnance et se dégivre grâce à l'amplitude de ses oscillations naturelles. Un procédé de dégivrage d'aube (26) est également proposé.
Figure BE1024951A1_D0001
BE2017/5045
Description
DISPOSITIF DE DEGIVRAGE POUR AUBE ET TURBOMACHINE AXIALE
Domaine technique
L’invention se rapporte au domaine du dégivrage d’une aube de turbomachine. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif de dégivrage d’une aube par excitation en vibration. L’invention a également trait à une turbomachine axiale, notamment un turboréacteur d’avion ou un turbopropulseur d’aéronef. L’invention propose par ailleurs un procédé de dégivrage d’une aube.
Technique antérieure
La présence de givre dans un turboréacteur en dégrade le rendement puisque la surépaisseur qui en résulte perturbe l’écoulement. A l’entrée du compresseur, la section de passage s’étrangle et limite le flux maximal possible. Lorsque de la glace tapisse une aube, les profils aérodynamiques sont modifiés et ne parviennent plus à guider ni à dévier le flux tels qu’ils le devraient.
Le document US2016/0138419 A1 divulgue un turboréacteur comportant un compresseur basse pression muni d’une structure d’entrée dans le bec de séparation. La structure d’entrée comprend une paroi annulaire avec des actionneurs piézoélectriques et des aubes équipées d’autres actionneurs piézoélectriques. Les actionneurs piézoélectriques sont adaptés pour faire vibrer la structure selon sa fréquence propre afin de la libérer du givre. Or dans la pratique, ce mode de dégivrage reste peu efficace.
Résumé de l'invention
Problème technique
L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif d’améliorer l’efficacité d’un dispositif de dégivrage d’une aube. L’invention a également pour objectif de proposer une solution simple, résistante, légère, économique, fiable,
BE2017/5045 facile à produire, commode d’entretien, d’inspection aisée, et améliorant le rendement.
Solution technique
L’invention a pour objet un dispositif de dégivrage pour aube de turbomachine, notamment pour compresseur de turbomachine, le dispositif comprenant : un support, au moins une aube fixée au support et présentant une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l’aube est libre de givre, et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube est recouverte de givre ; remarquable en ce que l’aube comprend en outre une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube est recouverte de givre, et en ce que le dispositif comprend en outre un système d’excitation en vibration de l’aube selon un spectre de vibrations comprenant la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre de déformation afin de dégivrer l’aube.
Selon des modes avantageux de l’invention, le dispositif peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
La deuxième fréquence fondamentale est inférieure à la première fréquence fondamentale.
La deuxième fréquence fondamentale est supérieure à la première fréquence fondamentale.
La deuxième fréquence fondamentale diffère en fréquence d’au moins : 2%, ou 5%, ou 30% par rapport à la première fréquence fondamentale.
Le spectre de vibrations comprend une première harmonique de la deuxième fréquence fondamentale, et éventuellement une deuxième harmonique de la deuxième fréquence fondamentale.
Le spectre est une plage de fréquences, la première fréquence fondamentale étant en dehors de ladite plage.
Le système est adapté pour calculer la deuxième fréquence fondamentale de l’aube, notamment à l’aide de moyens optiques et/ou par excitation en vibration.
2017/5045
BE2017/5045 3
Le dispositif/qu’il comprend un module de mesure des vibrations de l’aube, ledit module étant éventuellement intégré dans le système d’excitation en vibration.
Le système d’excitation comprend au moins un ou plusieurs actionneurs, éventuellement piézoélectriques, disposés dans l’aube et/ou dans le support, le ou lesdits actionneurs étant adaptés pour exciter en vibration l’aube selon la deuxième fréquence fondamentale.
Le support comprend une virole externe et une virole interne auxquelles l’aube est fixée.
îo - Le premier mode propre de déformation de l’aube est une déformation en flexion ou une torsion, notamment une flexion axiale ou une torsion selon un axe radial respectivement.
La deuxième fréquence propre est supérieure ou égale à: 1kHz, ou
10kHz.
- L’aube comprend en outre au moins un deuxième mode propre selon lequel elle présente une troisième fréquence fondamentale lorsque l’aube est libre de givre et une quatrième fréquence fondamentale lorsque l’aube est recouverte de givre ; le spectre de vibrations comprenant en outre la quatrième fréquence fondamentale du deuxième mode propre de déformation afin de dégivrer l’aube.
L’aube est une première aube, le dispositif comprenant une rangée annulaire d’aubes identiques à laquelle appartient la première aube.
Le premier mode propre comprend un ou plusieurs noeuds de déformation.
- Le premier mode propre comprend la modification de la cambrure des profils aérodynamiques et/ou le pivotement de profils aérodynamiques les uns par rapport aux autres.
La ou chaque aube est encastrée au support.
La première fréquence fondamentale est théorique et/ou mesurée dans la turbomachine ; par exemple à une température ambiante au sol. La température ambiante peut être mesurée à 20°C ou à 25°C.
BE2017/5045
La deuxième fréquence fondamentale peut être théorique et/ou calculée et/ou mesurée, notamment à une température en fonctionnement. Ladite température en fonctionnement est d’au plus: 0°C, ou -20°C, ou -50°C.
Dans au moins un mode propre de déformation, le support, notamment la virole interne oscille, éventuellement en rotation autour de l’axe de rotation de la turbomachine.
Le système est configuré pour mesurer la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre en fonction de l’épaisseur et/ou la masse de givre recouvrant l’aube.
Le spectre de vibrations est centré sur la deuxième fréquence fondamentale.
Le dispositif comporte un module de détermination du premier mode propre et ou de plusieurs modes propres, et éventuellement de leurs fréquences fondamentales respectives.
Le quotient première fréquence/deuxième fréquence est différent de N ou 1/N ; N étant un nombre entier.
L’invention a également pour objet une turbomachine, notamment un turboréacteur d’aéronef, comprenant un dispositif de dégivrage pour aube, remarquable en ce que le dispositif est conforme à l’invention, le système d’excitation en vibration étant éventuellement configuré pour exciter l’aube par phases.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend un compresseur basse pression avec plusieurs rangées annulaires d’aubes, dont une rangée annulaire amont et des rangées annulaires en aval, le dispositif équipant la rangée annulaire amont et/ou une ou plusieurs rangées annulaires en aval.
L’invention a également pour objet un procédé, de dégivrage d’une aube de turbomachine avec un dispositif de dégivrage, ladite aube étant liée à un support et présentant une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l’aube est libre de givre et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube est recouverte de givre; le procédé comprenant une étape (a) fonctionnement de la turbomachine, remarquable en ce qu’il comprend en outre
BE2017/5045 une étape (c) résonnance de l’aube grâce à un système d’excitation en vibration selon sa deuxième fréquence fondamentale et/ou une harmonique afin de la dégivrer, le dispositif étant éventuellement conforme à l’invention.
Selon des modes avantageux de l’invention, le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
Lors de l’étape (c) résonnance, l’aube comprend une précontrainte mécanique statique s’ajoutant aux contraintes variable exercées par le système d’excitation.
La précontrainte comprend une contrainte mécanique en flexion, éventuellement orientée selon le premier mode propre de déformation.
Le procédé comprend en outre une étape (b) détection de givre par excitation de l’aube selon sa deuxième fréquence propre et par mesure de sa réponse vibratoire à ladite excitation, la détection de givre déclenchant éventuellement l’étape (c) résonnance.
La couche de givre recouvre au moins : 5%, ou 10% ou 50% ou 90% de la surface de l’aube ; et/ou une ou deux faces de l’aube.
La couche de givre comporte une épaisseur d’au moins : 0,10mm, ou 0,50mm, ou 1mm, ou 5mm, ou 15mm, et/ou une épaisseur supérieure à l’épaisseur moyenne de l’aube.
De manière générale, les modes avantageux de chaque objet de l’invention sont également applicables aux autres objets de l’invention. Chaque objet de l’invention est combinable aux autres objets, et les objets de l’invention sont également combinables aux modes de réalisation de la description, qui en plus sont combinables entre eux, selon toutes les combinaisons techniques possibles.
Avantages apportés
L’invention adapte les vibrations imposées à l’aube de sorte à prendre en compte la présence de givre, et à la surcharge qu’il ajoute. L’évolution de l’élasticité générale de l’aube est également prise en compte.
Exciter l’aube selon une ou plusieurs harmoniques qui se superposent à la deuxième fréquence fondamentale modifie les accélérations que suit la surface
2017/5045
BE2017/5045 de l’aube. Par ce biais, la force d’éjection que subit le givre s’accroît, le dégivrage devient plus rapide. Utiliser harmonique et/ou les noeuds améliore la surface traitée.
L’invention permet également de s’adapter à deux cas de figures : lorsque la couche de glace forme une mince pellicule avec une masse et de raideur ajoutée négligeable ; et lorsque la couche de glace devient massive et qu’elle change la raideur de l’aube. Dans le premier cas il convient de réduire la deuxième fréquence fondamentale par rapport à la première fréquence fondamentale, et d’effectuer l’inverse dans le deuxième cas.
îo Brève description des dessins
La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l’invention.
La figure 2 est un schéma d’un compresseur de turbomachine selon l’invention.
La figure 3 illustre le dispositif de dégivrage selon l’invention.
La figure 4 présente le dispositif de dégivrage au niveau d’un profil aérodynamique d’aube selon l’invention.
La figure 5 est un diagramme du procédé de dégivrage selon l’invention.
Description des modes de réalisation
Dans la description qui va suivre, les termes « interne » et « externe » renvoient à un positionnement par rapport à l’axe de rotation d’une turbomachine axiale.
La direction axiale correspond à la direction le long de l’axe de rotation de la turbomachine. La direction radiale est perpendiculaire à l’axe de rotation.
L’amont et l’aval sont en référence au sens d’écoulement principal du flux dans la turbomachine.
La figure 1 représente de manière simplifiée une turbomachine axiale. Il s’agit dans ce cas précis d’un turboréacteur double-flux. Le turboréacteur 2 comprend un premier niveau de compression, dit compresseur basse-pression 4, un deuxième niveau de compression, dit compresseur haute-pression 6, une chambre de combustion 8 et un ou plusieurs niveaux de turbines 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l’arbre central jusqu’au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 4 et 6. Ces derniers comportent plusieurs rangées d’aubes de rotor associées à des
2017/5045
BE2017/5045 7 rangées d’aubes de stators. La rotation du rotor autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d’air et de comprimer progressivement ce dernier jusqu’à l’entrée de la chambre de combustion 8.
Un ventilateur d’entrée communément désigné fan ou soufflante 16 est couplé au rotor 12 et génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire 18 traversant les différents niveaux sus mentionnés de la turbomachine, et en un flux secondaire 20 traversant un conduit annulaire (partiellement représenté) le long de la machine pour ensuite rejoindre le flux primaire en sortie de turbine. Le flux secondaire peut être accéléré de sorte à générer une réaction de poussée utile îo au vol d’un aéronef.
La figure 2 est une vue en coupe d’un compresseur d’une turbomachine axiale telle que celle de la figure 1. Le compresseur peut être un compresseur bassepression 4. On peut y observer une partie de la soufflante 16 et le bec de séparation 22 du flux primaire 18 et du flux secondaire 20. Le rotor 12 comprend plusieurs rangées d’aubes rotoriques 24, en l’occurrence trois. Il peut être un tambour monobloc aubagé, ou comprendre des aubes à fixation par queue d’aronde.
Le compresseur basse pression 4 comprend plusieurs redresseurs, en l’occurrence quatre, qui contiennent chacun une rangée d’aubes statoriques 26.
La rangée d’aubes statoriques 26 amont est associée au fan 16. Des rangées d’aubes statoriques 26 aval sont associées aux rangées d’aubes rotoriques 24 pour redresser le flux d’air, de sorte à convertir la vitesse du flux en pression.
Les aubes d’une même rangée peuvent être identiques, optionnellement chaque rangée est formée d’aubes identiques.
Les aubes statoriques 26 s’étendent essentiellement radialement depuis un carter extérieur. Le carter peut être formé de virole(s) externe(s) 30, et/ou de demi-coquilles. Il peut être en composite à matrice organique. En complément, une virole interne 32 peut être suspendue aux extrémités internes des aubes statoriques 26 d’une même rangée, ou à chaque rangée statorique.
Afin de dégivrer ses aubes, la turbomachine comporte un dispositif de dégivrage 28 vibrant. Le dispositif 28 peut équiper la rangée amont, et/ou les rangées aval d’aubes pour les dégivrer.
La figure 3 esquisse le dispositif de dégivrage 28 pour aube. L’aube qui est ici
2017/5045
BE2017/5045 représentée est une aube statorique 26. Toutefois, le dispositif pourrait s’adapter à une aube rotorique, à une aube de soufflante, à une aube en sortie de soufflante.
L’aube 26 est représentée de face, la virole interne 32 et le carter externe faisant office de virole externe 30 sont partiellement visibles autour de l’axe de rotation 14. L’aube 26 est partiellement recouverte de givre 34 sur sa face intrados et sur sa face extrados. Elle pourrait le devenir totalement.
Lorsqu’elle est à nu, c’est-à-dire sans givre, l’aube 26 présente au moins un mode propre de déformation vibratoire, notamment un premier mode propre de îo déformation. L’aube 26 est représentée à l’aide d’un trait continu dans une position au repos, c’est-à-dire lorsqu’elle n’est pas sollicitée en vibration. Un trait pointillé et un trait mixte représentent deux positions extrêmes des amplitudes de vibration de l’aube selon le mode propre.
Le ou chaque mode propre présente une première fréquence fondamentale et des harmoniques qui en sont des multiples. Le mode propre peut être à un ou à plusieurs noeuds de déformation. Chaque première fréquence fondamentale peut être théorique et ajustée lors de la conception de l’aube, notamment en prenant en compte son mode d’encastrement dans la ou les viroles (30 ; 32).
Lorsque l’aube 26 se couvre de givre 34, sa masse évolue. Le givre 34 peut présenter un balourd localisé, ou qui tapisse intégralement les faces. Dès lors, la réponse vibratoire de l’aube évolue en raison de l’inertie qui augmente.
Lorsque le givre 34 reste mince, il ne modifie pas véritablement la raideur de l’aube selon le mode propre, toutefois la fréquence fondamentale change. Elle peut diminuer, si bien qu’une deuxième fréquence fondamentale existe ; avec une fréquence inférieure à celle de la première fréquence. Cette deuxième fréquence peut être théorique, par exemple en fonctions de cas de figures connus. Elle peut être mesurée.
Si le givre 34 se développe davantage, il peut également augmenter la raideur de l’aube 26 selon le mode propre. Dans ce cas la nouvelle fréquence fondamentale devient supérieure à la première fréquence.
A titre d’exemple, la deuxième fréquence fondamentale est supérieure ou égale à : 15 kHz, ou 30kHz, ou 50kHz, ou 100kHz. Elle peut représenter une variation
BE2017/5045 de fréquence d’au moins : 5%, ou 50% ou 100% par rapport à la première fréquence fondamentale.
Un système d’excitation 36 permet de solliciter l’aube 26 en vibration de manière à ce qu’elle rentre en résonance. En particulier, le système d’excitation 36 sollicite l’aube 26 selon un spectre de vibrations, éventuellement complexe. Ce spectre comprend au moins la deuxième fréquence fondamentale du mode propre, et éventuellement une ou plusieurs harmoniques qui suivent. Dans le présent cas, les oscillations à la deuxième fréquence permettent à l’aube 26 d’osciller latéralement ; donc vers ses aubes voisines. Puisque l’extrémité radialement interne de l’aube vibre selon la circonférence, la virole interne 32 peut osciller en tournant sur elle-même. Son inertie influe sur les fréquences fondamentales et les modes propres. Toutefois la présence de la virole interne est optionnelle.
Cette sollicitation a pour but de permettre une résonnance de l’aube 26. Cette sollicitation synchronisée permet de maximiser l’amplitude des vibrations de l’aube 26 en fonction de l’énergie qui lui est fournie. Dès lors, les battements de l’aube 26 génèrent des accélérations communiquées au givre 34 qui tend à se décoller car sa force de cohésion avec l’aube 26 devient inférieure aux accélérations subies.
Le dispositif de dégivrage 28 peut comprendre un module de mesure 38 des vibrations dans l’aube. Le module 38 permet notamment de calculer la deuxième fréquence fondamentale. Cela peut être réalisé en excitant l’aube 38 en faisant varier progressivement la fréquence d’excitation, par exemple depuis la première fréquence fondamentale. Grâce à des moyens optiques 40 et/ou des capteurs de vibrations dans l’aube, il peut être établi qu’une deuxième fréquence fondamentale a été atteinte lorsque l’aube entre en résonnance.
En variante ou en complément, il peut être pris en considération un mode propre ou chaque extrémité radiale de l’aube est fixe, par exemple en sollicitant toutes les aubes de la rangée selon la deuxième fréquence fondamentale, mais en prévoyant une alternance d’aubes en opposition de phase. Dans la présente vue, chaque bord d’attaque et/ou de fuite décrit une onde sinusoïdale, ou une superposition d’ondes sinusoïdales.
La figure 4 représente un profil aérodynamique 42 de l’aube. L’aube 26 est
BE2017/5045 représentée à l’aide d’un trait continu dans une position au repos. Deux positions extrêmes de déformation sont représentées à l’aide d’un trait pointillé et d’un trait mixte. L’aube 26 se déforme en se vrillant autour d’une courbe regroupant les centres de gravité 44 des profils 42. Le sens d’écoulement est indiqué par le flux primaire 18 le long de l’axe 14.
Sous l’action du système d’excitation 36 du dispositif de dégivrage 28, l’aube 26 se déforme selon un autre mode de propre de déformation, notamment un deuxième mode propre. Ici, l’aube 26 présente une troisième fréquence fondamentale lorsque l’aube 26 est sans givre et une quatrième fréquence fondamentale lorsque l’aube 26 est tapissée de givre 34. Le spectre de vibrations qu’impose le système d’excitation 36 comprend la quatrième fréquence fondamentale pour libérer l’aube 26 de son givre 34 qui perturbe le flux primaire 18 autour du profil aérodynamique 42. Les pulsations communiquées à l’aube 26 tendent à détacher le givre 34.
En complément, l’aube peut présenter un troisième mode propre de déformation vibratoire, avec une cinquième fréquence fondamentale en l’absence de givre, et une sixième fréquence fondamentale en présence de givre sur l’aube. Ce troisième mode peut comprendre des déformations des profils 42 dont la cambrure augmente et diminue par alternance par rapport à une position d’équilibre. Le système d’excitation 36 excite l’aube au troisième mode à la sixième fréquence pour la dégivrer.
Dans le spectre de déformation imposé à l’aube, le premier, le deuxième et éventuellement le troisième modes propres peuvent être combinés. Avantageusement, le spectre comprend l’addition d’une vibration selon la deuxième, la quatrième et éventuellement la sixième fréquence fondamentale suivant leurs modes respectifs.
Chaque mouvement de déformation, chaque composante du spectre de vibration, peut être produit par des actionneurs 46 éventuellement disposés dans l’aube 26, par exemple au milieu de son épaisseur EA. Ces actionneurs 46 peuvent être du type piézoélectrique. Ces derniers peuvent également servir de capteurs de vibrations au besoin. Des actionneurs magnétiques (non représentés) peuvent être employés. Certains actionneurs peuvent être intégrés dans l’une des viroles formant un support.
2017/5045
BE2017/5045
Par analogie, les pourcentages et les fréquences indiquées pour le premier mode peuvent être appliqués au sujet de la troisième à la sixième fréquences fondamentales du deuxième et du troisième modes propres respectivement.
La figure 5 représente un diagramme du procédé de dégivrage d’aube. L’aube peut correspondre à celle décrite en relation avec les figures 2 à 4.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes effectuées dans l’ordre qui suit :
(a) fonctionnement 100 de la turbomachine ; puis (b) détection 102 de givre par excitation de l’aube selon un spectre de vibration îo élargi comprenant la deuxième fréquence propre et par mesure de sa réponse vibratoire à ladite excitation ;
(c) résonnance 104 de l’aube grâce à un système d’excitation en vibration selon la deuxième fréquence fondamentale et/ou une harmonique afin de la dégivrer.
Lors des étapes (a) fonctionnement 100 et (b) détection 102, l’aube comprend une précontrainte statique. Cette précontrainte peut être exercée par le flux primaire lorsqu’il coule contre l’aube. Sa pression dynamique peut déformer sensiblement l’aube. Une précontrainte mécanique en flexion peut générer une flexion de l’aube selon un axe parallèle à l’axe de rotation de l’aube. Le sens de la déformation peut coïncider avec celui du premier mode propre de déformation. Lors de l’étape (c) résonnance 104, la précontrainte se cumule aux contraintes et aux déformations variables produites par le système d’excitation.
BE2017/5045

Claims (20)

  1. Revendications
    1. Dispositif de dégivrage (28) pour aube (26) de turbomachine (2), notamment pour compresseur (4) de turbomachine, le dispositif (28) comprenant :
    - un support,
    - au moins une aube (26) fixée au support et présentant une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l’aube (26) est libre de givre (34), et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube (26) est recouverte de givre (34);
    caractérisé en ce que l’aube (26) comprend en outre une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube (26) est recouverte de givre (34), et en ce que le dispositif (28) comprend en outre un système d’excitation en vibration (36) de l’aube selon un spectre de vibrations comprenant la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre de déformation afin de dégivrer l’aube (26).
  2. 2. Dispositif (28) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième fréquence fondamentale est inférieure à la première fréquence fondamentale.
  3. 3. Dispositif (28) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième fréquence fondamentale est supérieure à la première fréquence fondamentale.
  4. 4. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième fréquence fondamentale diffère en fréquence d’au moins : 2%, ou 5%, ou 30%, par rapport à la première fréquence fondamentale.
  5. 5. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le spectre de vibrations comprend une première harmonique de la deuxième fréquence fondamentale, et éventuellement une deuxième harmonique de la deuxième fréquence fondamentale.
    2017/5045
    BE2017/5045 13
  6. 6. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le spectre est une plage de fréquences, la première fréquence fondamentale étant en dehors de ladite plage.
  7. 7. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le 5 système (36) est adapté pour calculer la deuxième fréquence fondamentale de l’aube (26), notamment à l’aide de moyens optiques et/ou par excitation en vibration.
  8. 8. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend un module de mesure (38) des vibrations de l’aube (26), ledit îo module de mesure (38) étant éventuellement intégré dans le système d’excitation (36).
  9. 9. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système d’excitation (36) comprend au moins un ou plusieurs actionneurs (46), éventuellement piézoélectriques, disposés dans l’aube (26) et/ou dans
    15 le support, le ou lesdits actionneurs (46) étant adaptés pour exciter en vibration l’aube selon la deuxième fréquence fondamentale.
  10. 10. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support comprend une virole externe (30) et une virole interne (32) auxquelles l’aube (26) est fixée.
    20
  11. 11. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le premier mode propre de déformation de l’aube (26) est une déformation en flexion ou une torsion, notamment une flexion axiale ou une torsion selon un axe radial respectivement.
  12. 12. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que
    25 la deuxième fréquence propre est supérieure ou égale à : 1kHz, ou 10kHz.
  13. 13. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l’aube (26) comprend en outre au moins un deuxième mode propre selon lequel elle présente une troisième fréquence fondamentale lorsque l’aube
    BE2017/5045 est libre de givre (34) et une quatrième fréquence fondamentale lorsque l’aube est recouverte de givre (34) ; le spectre de vibrations comprenant en outre la quatrième fréquence fondamentale du deuxième mode propre de déformation afin de dégivrer l’aube.
  14. 14. Dispositif (28) selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l’aube (26) est une première aube, le dispositif (28) comprenant une rangée annulaire d’aubes identiques à laquelle appartient la première aube.
  15. 15. Turbomachine (2), notamment un turboréacteur d’aéronef, comprenant un dispositif (28) de dégivrage pour aube, caractérisée en ce que le dispositif est conforme à l’une des revendications 1 à 14, le système d’excitation en vibration (36) étant éventuellement configuré pour exciter l’aube par phases.
  16. 16. Turbomachine (2) selon la revendication 15, caractérisée en ce qu’elle comprend un compresseur basse pression (4) avec plusieurs rangées annulaires d’aubes (26), dont une rangée annulaire amont et des rangées annulaires en aval, le dispositif (28) équipant la rangée annulaire amont et/ou une ou plusieurs rangées annulaires en aval.
  17. 17. Procédé de dégivrage d’une aube (26) de turbomachine (2) avec un dispositif de dégivrage (28), ladite aube étant liée à un support et présentant une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l’aube est libre de givre (34) et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube est recouverte de givre; le procédé comprenant une étape (a) fonctionnement (100) de la turbomachine, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (c) résonnance (104) de l’aube (26) grâce à un système d’excitation en vibration (36) selon sa deuxième fréquence fondamentale et/ou une harmonique afin de la dégivrer, le dispositif étant éventuellement conforme à l’une des revendications 1 à 14.
  18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que lors de l’étape (c) résonnance (104), l’aube (26) comprend une précontrainte mécanique
    2017/5045
    BE2017/5045 15 statique s’ajoutant aux contraintes variable exercées par le système d’excitation (36).
  19. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la précontrainte comprend une contrainte mécanique en flexion, éventuellement orientée
    5 selon le premier mode propre de déformation.
  20. 20. Procédé selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (b) détection (102) de givre (34) par excitation de l’aube (26) selon sa deuxième fréquence propre et par mesure de sa réponse vibratoire à ladite excitation, la détection de givre déclenchant îo éventuellement l’étape (c) résonnance (104).
    BE2017/5045
    BE2017/5045
    BE2017/5045
    BE2017/5045
    104
    2017/5045
    BE2017/5045
    Abrégé
    SYSTEME DE DEGIVRAGE POUR AUBE ET TURBOMACHINE AXIALE
    L’invention concerne un dispositif de dégivrage (28) pour aube (26) de turbomachine, notamment pour compresseur basse pression de turboréacteur.
    5 Le dispositif (28) comporte une aube qui est fixée à un support et qui présente une première fréquence fondamentale selon un premier mode propre de déformation lorsque l’aube (26) est libre de givre, et une deuxième fréquence fondamentale selon le premier mode propre de déformation lorsque l’aube (26) est recouverte de givre. Un système d’excitation en vibration (36) sollicite l’aube îo (26) selon un spectre de vibrations comprenant la deuxième fréquence fondamentale du premier mode propre de déformation. Dès lors l’aube (26) givrée entre en résonnance et se dégivre grâce à l’amplitude de ses oscillations naturelles. Un procédé de dégivrage d’aube (26) est également proposé.
BE2017/5045A 2017-01-25 2017-01-25 Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale BE1024951B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2017/5045A BE1024951B1 (fr) 2017-01-25 2017-01-25 Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2017/5045A BE1024951B1 (fr) 2017-01-25 2017-01-25 Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1024951A1 true BE1024951A1 (fr) 2018-08-23
BE1024951B1 BE1024951B1 (fr) 2018-08-30

Family

ID=57960188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2017/5045A BE1024951B1 (fr) 2017-01-25 2017-01-25 Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1024951B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3092316A1 (fr) * 2019-02-01 2020-08-07 Safran Aircraft Engines Elément d’ensemble propulsif pour aéronef

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1921639A1 (de) * 1968-06-24 1970-05-06 Levin Igor Anatoljevic Elektrisches System eines Enteisers fuer die Oberflaeche von duennwandigen Konstruktionen
US4458865A (en) * 1980-12-09 1984-07-10 Lockheed Corporation Nose-torquer electro-impulse deicing systems
US5029440A (en) * 1990-01-26 1991-07-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Acoustical anti-icing system
FR2875542B1 (fr) * 2004-09-21 2009-02-13 Airbus France Sas Dispositif de protection contre le givrage pour moteurs d'aeronefs et procedes de degivrage associe
US9512580B2 (en) * 2013-03-13 2016-12-06 Elwha Llc Systems and methods for deicing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3092316A1 (fr) * 2019-02-01 2020-08-07 Safran Aircraft Engines Elément d’ensemble propulsif pour aéronef

Also Published As

Publication number Publication date
BE1024951B1 (fr) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2324205B1 (fr) Dispositif amortisseur de vibrations pour attaches d'aubes de turbomachine, turbomachine et moteurs associes
EP3168586B1 (fr) Dispositif de mesure de grandeurs aérodynamiques destiné à être placé dans une veine d'écoulement d'une turbomachine
EP2914818B1 (fr) Moyeu de carter d'échappement pour une turbomachine
FR3070448B1 (fr) Aube de redresseur de soufflante de turbomachine, ensemble de turbomachine comprenant une telle aube et turbomachine equipee de ladite aube ou dudit ensemble
US20070231141A1 (en) Radial turbine wheel with locally curved trailing edge tip
EP2860405B1 (fr) Système amortisseur piézoélectrique pour rotor de turbomachine axiale
JP2015125146A (ja) 動翼の健全性を監視するための方法およびシステム
FR2956206A1 (fr) Stimulateur vibratoire pour le controle d'une aube d'une roue aubagee d'une turbomachine
FR2969700A1 (fr) Systeme propulsif pour aeronef
BE1024951B1 (fr) Dispositif de degivrage pour aube et turbomachine axiale
BE1025283A1 (fr) Systeme d'etancheite pour compresseur de turbomachine
WO2021094693A1 (fr) Procede de surveillance de la torsion d'un arbre rotatif sur une turbomachine d'un aeronef
FR2974863A1 (fr) Disque de soufflante de turbomachine
FR3044412A1 (fr) Veine instrumentee de turbomachine
BE1025299A9 (fr) Compresseur a geometrie variable de turbomachine axiale
EP3425210B1 (fr) Aube de turbomachine comprenant une source électroacoustique à rendement énergétique amélioré, rangée d'aubes directrices de sortie et turbomachine comprenant une telle aube
EP3594503B1 (fr) Turbomachine
BE1025194B1 (fr) Capteur de turbulences dans un compresseur de turbomachine
EP3290657B1 (fr) Stator à aubes ajustables pour compresseur de turbomachine axiale
FR3069632B1 (fr) Dispositif de mesure de l'expansion axiale ou radiale d'un organe tubulaire de turbomachine
BE1024827B1 (fr) Aube glaciophobe de compresseur de turbomachine axiale
EP3477052B1 (fr) Compresseur de turbomachine ayant un profil non-axisymétrique de surface inter-aubes
BE1024829B1 (fr) Aube rugueuse pour compresseur de turbomachine axiale
BE1025984B1 (fr) Veine de compresseur basse-pression pour turbomachine
FR2998672A1 (fr) Rotor de turbomachine ou de moteur d'essai

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20180830