EP4634503A1 - Déflecteur de flux présentant des canaux à double angles d'éjection - Google Patents

Déflecteur de flux présentant des canaux à double angles d'éjection

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Publication number
EP4634503A1
EP4634503A1 EP23833185.4A EP23833185A EP4634503A1 EP 4634503 A1 EP4634503 A1 EP 4634503A1 EP 23833185 A EP23833185 A EP 23833185A EP 4634503 A1 EP4634503 A1 EP 4634503A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
deflector
median plane
angle
ejection channels
Prior art date
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Pending
Application number
EP23833185.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Valentin VERDON
Morgan Balland
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 Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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 Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4634503A1 publication Critical patent/EP4634503A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • 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
    • F02K3/075—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 controlling flow ratio between flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
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    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05D2250/30—Arrangement of components
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/606—Bypassing the fluid

Definitions

  • TITLE FLOW DEFLECTOR WITH DOUBLE EJECTION ANGLE CHANNELS.
  • the present invention relates to the field of turbomachines, in particular double-flow turbomachines for aircraft. It aims in particular at a flow deflector making it possible to discharge part of an air flow passing from a compressor into a stream of the turbomachine. It also relates to a turbomachine comprising such a flow deflector.
  • the HBV type discharge system comprises a plurality of openings opening into the secondary vein where the secondary flow circulates.
  • the jet of air flow ejected by the discharge system into the secondary vein can impact the parts around the openings such as the internal wall partially delimiting the secondary vein known by the acronym IFD for (Inner Fan Duct) or the external wall partly delimiting the secondary vein known as OFD for (Outer Fan Duct), and possibly other parts in the wake of the air flow.
  • the openings can be oriented in the direction of the secondary flow or in a direction transverse to the air flow to, on the one hand, increase the incorporation of the primary flow discharged into the secondary flow, and on the other hand limit the thermal constraints on neighboring structures and/or components that are not configured to resist high temperatures.
  • the objective of the present invention is to provide an air flow deflector allowing better distribution of the air flow at the outlet thereof while avoiding thermal constraints and while being economical and simple to produce.
  • the flow deflector comprising a wall provided with a plurality of ejection channels capable of discharging a flow of discharge air from the compressor into a vein of the turbomachine in which an air flow circulates in a flow direction, the axis ejection channels being arranged in several rows following alignment directions substantially parallel to a median plane of the flow deflector which is substantially parallel to the flow direction and being configured so as to eject the discharge air flow along the flow direction, the axes each being oriented in a first direction forming a first angle with respect to an axis parallel to an axis of revolution of the flow deflector, the projection of the axes of the e
  • each ejection channel along two angles makes it possible to direct the air flow jet leaving the deflector so as to quickly homogenize the mixture. and reduce the thermal impact on thermally sensitive parts without impacting the acoustics of the baffle.
  • the arrangement of the second angle makes it possible, on the one hand, to reduce the temperature of the jet leaving the deflector, which makes it possible to further protect the walls such as the radially internal and external walls delimiting the vein of the turbomachine as well as surrounding parts such as a thrust reverser which can be carried by one of the walls of the vein, and on the other hand the expansion of the discharge air flow.
  • the deflector also includes one or more of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the ejection channels of each row have a circular cross section.
  • the second angle increases from the median plane towards the edge of the deflector in a direction perpendicular to the median plane.
  • the second angle is constant in the same row on either side of the median plane.
  • the ejection channels are arranged so as to form curved lines parallel to each other, transverse to the median plane and symmetrical to the median plane.
  • each first angle of the same row varies by decreasing between an upstream edge and a downstream edge of the wall according to the direction of flow of the air flow.
  • the invention also relates to a turbomachine comprising at least one deflector having any of the preceding characteristics.
  • the second angle considerably improves the protection of the structure of the turbomachine at the level of the radially outer wall (OFD) when the deflector is mounted in the turbomachine.
  • the invention further relates to an aircraft comprising a turbomachine as mentioned above.
  • - Figure 1 represents in axial and partial section, an example of a turbomachine to which the invention applies;
  • - Figure 2 is a schematic view in axial section of a vein in which an example of a discharge system according to the invention is positioned;
  • FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of an example of a discharge system according to the invention
  • FIG. 4 is a top view of the discharge system according to Figure 3.
  • FIG. 1 schematically shows a turbomachine for an aircraft according to the invention.
  • the turbomachine 1 illustrated is a double-flow, double-body turbojet which extends along a longitudinal axis X.
  • the turbomachine 1 generally comprises a gas generator 2.
  • the latter generally comprises, from upstream to downstream, a low pressure compressor 3, a high pressure compressor 4, a combustion chamber (not shown), a low turbine pressure (not shown) and a high pressure turbine (not shown).
  • upstream and downstream are defined in relation to the circulation of gases in the turbomachine (in normal operating situation) and along the longitudinal axis X.
  • radial are defined in relation to a radial axis Z perpendicular to the longitudinal axis X and with regard to the distance from the longitudinal axis X.
  • the low pressure compressor 3 and the low pressure turbine are connected by a low pressure shaft (not shown) and with it form a low pressure body (LP).
  • the high pressure compressor 4 and the high pressure turbine are connected by a high pressure shaft (not shown) and with it form a high pressure body (HP).
  • the low pressure shaft and the high pressure shaft are centered on the longitudinal axis.
  • the turbomachine comprises a fan 5 which is arranged upstream of the gas generator 2.
  • the fan 5 is driven in rotation directly by the low pressure shaft or via a speed reducer (not shown).
  • the fan 5 comprises a row of fan blades 6 extending radially outwards and distributed regularly around the longitudinal axis.
  • the fan blades 6 are surrounded by an external casing 7 which is carried by a fan casing 8.
  • the external casing 7 is centered on the longitudinal axis X.
  • the fan blades 6 can have variable pitch.
  • the turbomachine 1 comprises a first annular vein, called primary vein 9 in which a primary flow (or hot flow) circulates and a second annular vein, called secondary vein 10 in which a secondary flow circulates (or cold flow).
  • the secondary vein 10 surrounds the primary vein 9 advantageously.
  • the primary vein 9 and the secondary vein 10 are separated by an annular inter-vein casing 11 arranged between the external casing 7 and an internal casing 11. The latter partly envelops the gas generator 2.
  • the primary vein 9 is delimited by a radially internal wall of the inter-vein casing 11 and a radially external wall of an internal casing. This is coaxial with the inter-vein casing 11 and surrounded by the inter-vein casing 11.
  • the secondary vein 10 is delimited by a radially outer wall 12 of the inter-vein casing 11 and a radially inner wall 13 of the outer casing 7.
  • the primary flow passes through the compressors, the combustion chamber, and the turbines, then opens into a nozzle (not shown) towards the atmosphere.
  • a discharge system 20 is arranged in the turbomachine so as to be able to take part of an air flow at one or more members of the turbomachine and to eject this part of the air flow in another air flow of the turbomachine.
  • the discharge system 20 is intended to take a portion of air from the high pressure compressor 4.
  • the portion of air taken is a portion of the primary flow.
  • the discharge system 20 is arranged between the primary vein 9 and the secondary vein 10. More precisely, the discharge system 20 is mounted at the level of the radially external wall 12 of the inter-vein casing 11. The discharge system 20 is mounted advantageously, but not restrictively, to the right of the high pressure compressor 4 so as to reduce the bulk. The portion of the primary flow is ejected into the secondary vein 10.
  • the discharge system 20 comprises at least one flow deflector 21 and a conduit 24.
  • the flow deflector 21 comprises a wall 25 from which a peripheral skirt 26 extends.
  • the wall 25 is circular and the peripheral skirt 26 is cylindrical of circular section with axis of revolution A.
  • the shape of the wall 25 and the skirt 26 could be different such as rectangular .
  • the deflector 21 comprises an air inlet 27 and an air outlet 28.
  • the air inlet 27 is formed by a free edge of the peripheral skirt 26.
  • the air outlet 28 is advantageously formed by ejection channels 29 (shown in particular in Figure 3) arranged in the wall 25.
  • the flow deflector 21 comprises a flange 35 secured to the peripheral skirt 26.
  • the flange 35 extends in this example from the free end of the peripheral skirt 26 and surrounds the air inlet 27.
  • the flange 35 allows the flow deflector 21 to be fixed on the conduit 24.
  • the flange 35 comprises holes 36 passing through the wall thereof on either side.
  • the holes 36 are intended to receive removable fixing means 37 such as screws.
  • the collar 35 is mounted advantageously, but not restrictively, facing the radially internal surface 14 of the radially external wall 12 of the inter-vein casing 11.
  • the conduit 24 is advantageously arranged in the inter-vein casing 11 (or in the “core” compartment of the turbomachine).
  • the wall 25 and a portion of the peripheral skirt 26 are arranged in the secondary vein 10 so that the primary flow received from the compressor via the air inlet is ejected directly into the secondary vein 10 via the ejection channels 29.
  • the peripheral skirt 26 defines an air flow passage between the air inlet 27 and the ejection channels 29.
  • the conduit 24 comprises an air inlet (not shown) intended to be in fluid communication with the primary stream 9 and to receive part of the primary flow coming from the high pressure compressor 4.
  • the conduit 24 also comprises an outlet air 32 coupled to the air inlet 27 of the flow deflector 21.
  • the conduit 24 allows the passage of the hot air flow from the compressor to the flow deflector 21.
  • a regulating device 22 and an actuator 23 can be placed in the conduit 24, or upstream of the conduit 24 in the vicinity of the primary vein 9.
  • the wall 25 is provided with a plurality of ejection channels 29 capable of discharging a portion of the primary air flow into the secondary vein 10 where the secondary air flow circulates.
  • the ejection channels 29 are configured so as to eject a discharge air flow Fc which does not come directly into contact with the walls 12 (IFD), 13 (OFD) of the secondary vein 10 and which does not disturb the flow nor the circulation of the secondary flow.
  • the wall 25 of the deflector has an arcuate or dome shape.
  • the wall 25 has a substantially constant thickness of between 1 and 5 mm.
  • the wall 25 has a concave internal surface 30 facing the regulating device 22 of the discharge system 20 and a convex external surface 31 opposite the internal surface 30.
  • the latter in the present example faces the secondary vein 10.
  • the wall 25 here has a circular peripheral edge as stated previously.
  • the ejection channels 29 are formed in the wall 25 of the deflector 21. Each ejection channel 29 extends on either side thereof between the internal surface 30 and the external surface 31. In the examples shown, the ejection channels 29 occupy almost the entire surface of the wall 25. Each ejection channel 29 has an inlet orifice 33 defined in the internal surface 30 and communicating fluidly with the passage of the deflector 21. Each ejection channel 29 comprises an outlet orifice 34 defined in the external surface 31 and communicating fluidly with the secondary vein 10.
  • the ejection channels 29 here have a substantially constant circular section.
  • the channel section 29 could have another shape.
  • the channels 29 have a diameter of between 2 and 3 mm (preferably of the order of 2.5 mm) so as to facilitate the manufacture of the flow deflector, adapt the flow rate of the discharge flow to be discharged and limit nuisances sound.
  • the length of these channels 29 is preferably between 1 mm and 6 mm.
  • the dimension of the channels 29 will depend on the dimensions of the deflector (in particular the thickness of the wall) and the flow rate of the discharge flow to be discharged into the secondary vein 10.
  • the ejection channels 29 are arranged in several rows R1, R20, etc.
  • Each row R1, R20 extends in an alignment direction (B) parallel or substantially parallel (of plus or minus 5°) to a median plane PM of the flow deflector 21.
  • the median plane PM is parallel to the direction of flow of the air flow (here in this case the secondary flow in the installation situation).
  • the median plane PM is in the plane of Figure 3 and includes the axis of revolution A of the deflector 21.
  • the rows R1, R20 advantageously each form a discharge flow blade.
  • Each row R1, R20 comprises between 1 and 30 ejection channels 29.
  • the channels 29 are spaced relative to each other at a distance for example between 0.5 and 3 mm to maintain mechanical strength of the wall 25 of the flow deflector. It is understood that the number of rows and the number of ejection channels 29 per row is a function on the one hand, of the dimensions of the flow deflector 21 and of the ejection channels 29 and on the other hand, of the flow rate desired to pass through the deflector 21 when the valve is open.
  • the ejection channels 29 are arranged so as to form lines L parallel to each other.
  • the lines L are advantageously arranged transversely relative to the median plane PM.
  • the lines L are oriented towards the side edges of the deflector 21.
  • the lateral edges are arranged on either side of the median plane PM.
  • the lines L are curved.
  • the rounded shape of the lines L is accentuated by the spherical shape of the wall 25.
  • the lines L are symmetrical with respect to the median plane. These have a substantially V shape with the tip of the V which is placed on the median plane PM.
  • the channels 29 are configured so as to discharge the air jet following the direction of flow of the secondary air flow.
  • Each ejection channel 29 has a central axis C.
  • the central axis C of each ejection channel 29 is oriented in a direction forming a first angle a defined with respect to a parallel axis B to the axis of revolution A of the deflector.
  • the axis B is vertical in the plane of Figure 3.
  • Each first angle a is measured in a vertical plane parallel to the median plane PM or to the longitudinal axis ).
  • each first angle a is between 0° and 90°. This allows the primary air flow leaving the deflector 21 to avoid the radially internal and external walls 12, 13 of the secondary vein 10.
  • the first angles a of each row decrease from upstream to downstream along the flow direction (or the longitudinal axis X when the discharge system 21 is installed in the turbomachine).
  • the ejection channels 29 of the same row are oriented according to a first angle a which decreases between a first channel of a row and the last channel of this row.
  • the first angles a are then different.
  • This variation is defined between an upstream edge and a downstream edge of the wall.
  • the variation is progressive so as not to create a disturbance in the secondary flow. In this way, the discharge air flow blades Fc passing through the ejection channels 29 are guided in a direction oriented in the direction of circulation of the secondary flow.
  • the ejection channels 29 of each row are oriented at the same angle a so as to form a discharge air flow blade Fc.
  • the ejection channels 29 of the same row are oriented at an identical angle a. This configuration would prevent the discharge flow blade Fc from coming into contact with the radially internal wall 13 and/or a thrust reverser that the turbomachine includes.
  • the projection of the axes C of the ejection channels 29 of each row in a projection plane PP perpendicular to the median plane PM forms a second angle p with a straight line parallel to the median plane.
  • the second angles p of each row are constant.
  • a row has a single angle on each side of the median plane.
  • the second angles p of each row are not constant.
  • the second angles p vary increasing from the median plane PM towards the lateral edge opposite the median plane.
  • the direction of this increasing variation is perpendicular to the median plane PM.
  • the second angles p vary in the same curved line towards the edge of the wall 25. Between an ejection channel of one row and an ejection channel of a neighboring row, the second angle p increases from the median plane. This configuration allows for better distribution of the discharge airflow in the airflow flow.
  • the curved lines L respectively symmetrical (on either side) substantially form a V with the tip of the V crossed by the median plane. This accentuates the tangential component of the channels and favors the distribution of the discharge air flow towards the edges of the deflector.
  • the variation of the second angle p is for example progressive for better distribution of the hot jet.
  • the values of the second angles P are symmetrical with respect to the median plane PM. This allows for a homogeneous distribution of the flow. This distribution could be non-symmetrical.
  • the second angle P is between 0° inclusive and 90° inclusive.
  • the amplitude of the variation of the second angle P can be defined according to the need to dilute the discharge air flow in the secondary flow. The greater the variation of the second angle P, the greater the dilution will be.
  • An amplitude of variation of +/- 30° between the median plane and the row farthest from the median plane, on one side and the other of the median plane, can nevertheless provide sufficient dilution in certain configurations.
  • the discharge air flow Fc when the discharge air flow Fc is ejected into the secondary vein 10, it is oriented along several blades with a substantially parabolic shape which avoids thermal shock with the environment of the discharge system 20.
  • the circulation and flow of cold air flow F is not disturbed.
  • the second angles p allow better distribution of the flow in an azimuthal (or tangential) direction of the grid.

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Abstract

L'invention concerne un déflecteur de flux (21) d'un compresseur de turbomachine (1) à double flux d'axe longitudinal, le déflecteur de flux comprenant une paroi (25) pourvue d'une pluralité de canaux d'éjection (29) aptes à décharger un flux d'air de décharge dans une veine de la turbomachine dans laquelle circule un flux d'air, les canaux d'éjection d'axes (C) étant agencés en plusieurs rangées et étant configurés de manière à éjecter le flux d'air de décharge suivant la direction d'écoulement du flux d'air, les axes (C) étant chacun orienté suivant une première direction formant un premier angle (α) par rapport à un axe (B) parallèle à un axe de révolution du déflecteur de décharge. Selon l'invention, la projection des axes des canaux d'éjection (29) de chaque rangée dans un plan de projection (PP) perpendiculaire au plan médian (PM) forme un deuxième angle (β) avec une droite parallèle au plan médian.

Description

Description
TITRE : DÉFLECTEUR DE FLUX PRÉSENTANT DES CANAUX À DOUBLE ANGLES D’ÉJECTION.
Domaine technique de l’invention
[0001 ] La présente invention concerne le domaine des turbomachines, notamment des turbomachines à double flux pour aéronefs. Elle vise en particulier, un déflecteur de flux permettant de décharger une partie d’un flux d’air passant d’un compresseur dans une veine de la turbomachine. Elle concerne également une turbomachine comprenant un tel déflecteur de flux.
Arrière-plan technologique
[0002] Il est connu d’équiper des turbomachines à double flux avec un ou plusieurs systèmes de décharge d’air d’un ensemble de compresseur. Ces systèmes sont connus sous la désignation anglaise de «Handling Bleed Valve» (siglée HBV) ou de « Transient Bleed Valve » (siglée TBV) permettant de prélever une partie du flux primaire issu du compresseur haute pression ou de « Variable Bleed Valve » (siglée VBV) permettant de prélever une partie du flux primaire issu du compresseur basse pression. Les flux d’air prélevés sont éjectés dans le flux secondaire ou à l’aval du flux primaire. Cette décharge a pour but d’une part, de stabiliser le fonctionnement du compresseur basse pression et/ou du compresseur haute pression et d’autre part, de limiter certains phénomènes pouvant entraver leur fonctionnement tels que le pompage, le décollement tournant ou de flottement.
[0003] Le système de décharge du type HBV comporte une pluralité d’ouvertures débouchant dans la veine secondaire où circule le flux secondaire. Le jet de flux d’air éjecté par le système de décharge dans la veine secondaire peut impacter les pièces autour des ouvertures telles que la paroi interne délimitant en partie la veine secondaire connue sous le sigle IFD pour (Inner Fan Duct) ou la paroi externe délimitant en partie la veine secondaire connue sous le signe de OFD pour (Outer Fan Duct), et éventuellement d’autres pièces dans le sillage du flux d’air. Les ouvertures peuvent être orientées dans le sens du flux secondaire ou dans un sens transversal au flux d’air pour d’une part, augmenter l’incorporation du flux primaire déchargé dans le flux secondaire, et d’autre part limiter les contraintes thermiques sur les structures et/ou composants voisin(e)s qui ne sont pas configurées pour résister à des températures élevées. Un tel exemple de système de décharge est décrit dans les documents FR-A1 -3057026, FR-A1 - 3057028 et US-B2- 6588195. [0004] Toutefois, avec ce système de décharge connu, il subsiste un risque que certaines pièces autour de la zone d’éjection de l’air prélevé dans le compresseur puissent encore être impactées significativement, notamment en ce qui concerne l’OFD et l’inverseur de poussée.
[0005] Il existe un besoin de résoudre tout ou partie des inconvénients précités.
Résumé de l’invention
[0006] L’objectif de la présente invention est de fournir un déflecteur de flux d’air permettant une meilleure répartition du flux d’air en sortie de celui-ci tout en évitant les contraintes thermiques et tout en étant économique et simple de réalisation. [0007] Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un déflecteur de flux d’un système de décharge d’un compresseur de turbomachine à double flux d’axe longitudinal, le déflecteur de flux comprenant une paroi pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection aptes à décharger un flux d’air de décharge du compresseur dans une veine de la turbomachine dans laquelle circule un flux d’air suivant une direction d’écoulement, les canaux d’éjection d’axes étant agencés en plusieurs rangées suivant des directions d’alignement sensiblement parallèles à un plan médian du déflecteur de flux lequel est sensiblement parallèle à la direction d’écoulement et étant configurés de manière à éjecter le flux d’air de décharge suivant la direction d’écoulement, les axes étant chacun orienté suivant une première direction formant un premier angle par rapport à un axe parallèle à un axe de révolution du déflecteur de flux, la projection des axes des canaux d’éjection de chaque rangée dans un plan de projection perpendiculaire au plan médian formant un deuxième angle avec une droite parallèle au plan médian.
[0008] Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’orientation de chaque canal d’éjection suivant deux angles, et notamment le deuxième angle (orientation axiale et tangentielle), permet d’orienter le jet de flux d’air en sortie du déflecteur de manière à homogénéiser rapidement le mélange et de réduire l’impact thermique sur les pièces sensibles thermiquement sans impacter l’acoustique du déflecteur. L’agencement du deuxième angle permet d’une part de diminuer la température du jet en sortie du déflecteur ce qui permet de protéger davantage les parois telles que les parois radialement interne et externe délimitant la veine de la turbomachine ainsi que les pièces environnantes telles un inverseur de poussée pouvant être porté par une des parois de la veine, et d’autre part l’expansion du flux d’air de décharge.
[0009] Le déflecteur comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- les canaux d’éjection de chaque rangée présentent une section transversale circulaire.
- les valeurs des deuxièmes angles sont symétriques par rapport au plan médian.
- le deuxième angle croit depuis le plan médian vers le bord du déflecteur suivant une direction perpendiculaire au plan médian.
- la variation du deuxième angle est progressive.
- le deuxième angle est constant dans une même rangée de part et d’autre du plan médian.
- les canaux d’éjection sont agencés de façon à former des lignes courbes parallèles entre elles, transversales par rapport au plan médian et symétriques par rapport au plan médian.
- les premiers angles de chaque rangée sont constants.
- chaque premier angle d’une même rangée varie en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi selon la direction d’écoulement du flux d’air.
[0010] L’invention concerne également une turbomachine comprenant au moins un déflecteur présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. Le deuxième angle améliore considérablement la protection de la structure de la turbomachine au niveau de la paroi radialement externe (OFD) lorsque le déflecteur est monté dans la turbomachine.
[0011 ] L’invention concerne en outre un aéronef comprenant une turbomachine telle que susmentionnée.
Brève description des figures
[0012] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
- La figure 1 représente en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine à laquelle s’applique l’invention ; - La figure 2 est une vue schématique et en coupe axiale d’une veine dans laquelle est positionné un exemple de système de décharge selon l’invention ;
- La figure 3 illustre une vue en coupe transversale d’un exemple de système de décharge selon l’invention ;
- La figure 4 est une vue de dessus du système de décharge selon la figure 3.
Description détaillée de l’invention
[0013] La figure 1 montre schématiquement une turbomachine pour aéronef selon l’invention. La turbomachine 1 illustrée est un turboréacteur double flux et double corps qui s’étend suivant un axe longitudinal X.
[0014] La turbomachine 1 comprend de manière générale un générateur de gaz 2. Ce dernier comprend généralement d’amont en aval, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion (non représentée), une turbine basse pression (non représentée) et une turbine haute pression (non représentée).
[0015] Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine (en situation normale de fonctionnement) et suivant l’axe longitudinal X. De même, les termes « radial », « interne » et « externe » sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X.
[0016] Le compresseur basse pression 3 et la turbine basse pression sont reliés par un arbre basse pression (non représenté) et forment avec lui un corps basse pression (BP). Le compresseur haute pression 4 et la turbine haute pression sont reliés par un arbre haute pression (non représenté) et forment avec lui un corps haute pression (HP). L’arbre basse pression et l’arbre haute pression sont centrés sur l’axe longitudinal.
[0017] La turbomachine comprend une soufflante 5 qui est agencée en amont du générateur de gaz 2. La soufflante 5 est entraînée en rotation directement par l’arbre basse pression ou via un réducteur de vitesse (non représenté). La soufflante 5 comprend une rangée d’aubes de soufflante 6 s’étendant radialement vers l’extérieur et réparties régulièrement autour de l'axe longitudinal. Les aubes de soufflante 6 sont entourées par un carter externe 7 lequel est porté par un carter de soufflante 8. Le carter externe 7 est centré sur l’axe longitudinal X.
[0018] Suivant un mode de réalisation, les aubes de soufflante 6 peuvent être à calage variable. [0019] En référence à la figure 1 , la turbomachine 1 comprend une première veine annulaire, dite veine primaire 9 dans laquelle circule un flux primaire (ou flux chaud) et une deuxième veine annulaire, dite veine secondaire 10 dans laquelle circule un flux secondaire (ou flux froid). La veine secondaire 10 entoure la veine primaire 9 de manière avantageuse. La veine primaire 9 et la veine secondaire 10 sont séparées par un carter inter-veine 11 annulaire disposée entre le carter externe 7 et un carter interne 11 . Ce dernier enveloppe en partie le générateur de gaz 2.
[0020] De manière avantageuse, la veine primaire 9 est délimitée par une paroi radialement interne du carter inter-veine 11 et une paroi radialement externe d’un carter interne. Celui-ci est coaxial au carter inter-veine 11 et entouré par le carter inter-veine 11 . De manière avantageuse, la veine secondaire 10 est délimitée par une paroi radialement externe 12 du carter inter-veine 11 et une paroi radialement interne 13 du carter externe 7.
[0021 ] Le flux primaire traverse les compresseurs, la chambre de combustion, et les turbines, puis débouche dans une tuyère (non représentée) vers l’atmosphère.
[0022] En référence à la figure 2, un système de décharge 20 est agencé dans la turbomachine de manière à pouvoir prélever une partie d’un flux d’air au niveau d’un ou de plusieurs organes de la turbomachine et d’éjecter cette partie de flux d’air dans une autre flux d’air de la turbomachine.
[0023] De manière avantageuse, le système de décharge 20 est destiné à prélever une portion d’air dans le compresseur haute pression 4. La portion d’air prélevée est une portion du flux primaire.
[0024] Le système de décharge 20 est agencé entre la veine primaire 9 et la veine secondaire 10. Plus précisément, le système de décharge 20 est monté au niveau de la paroi radialement externe 12 du carter inter-veine 11 . Le système de décharge 20 est monté avantageusement, mais non limitativement, au droit du compresseur haute pression 4 de manière à réduire l’encombrement. La portion du flux primaire est éjectée dans la veine secondaire 10.
[0025] Suivant un exemple de réalisation, le système de décharge 20 comprend au moins un déflecteur de flux 21 et un conduit 24.
[0026] Le déflecteur de flux 21 comprend une paroi 25 depuis laquelle s’étend une jupe 26 périphérique. De manière avantageuse, mais non limitativement, la paroi 25 est circulaire et la jupe 26 périphérique est cylindrique de section circulaire d’axe de révolution A. Bien entendu, la forme de la paroi 25 et de la jupe 26 pourrait être différente telle que rectangulaire. [0027] Le déflecteur 21 comprend une entrée d’air 27 et une sortie d’air 28. De manière avantageuse, l’entrée d’air 27 est formée par une bordure libre de la jupe 26 périphérique. La sortie d’air 28 est formée avantageusement par des canaux d’éjection 29 (représentés en particulier sur la figure 3) agencés dans la paroi 25. [0028] En référence aux figures 2 à 4, le déflecteur de flux 21 comprend une collerette 35 solidaire de la jupe 26 périphérique. La collerette 35 s'étend dans cet exemple depuis l’extrémité libre de la jupe 26 périphérique et entoure l’entrée d’air 27. La collerette 35 permet la fixation du déflecteur de flux 21 sur le conduit 24. La collerette 35 comprend des trous 36 traversant la paroi de celle-ci de part et d’autre. Les trous 36 sont destinés à recevoir des moyens de fixation 37 amovibles tels que des vis.
[0029] Selon l’exemple de la figure 2, la collerette 35 est montée de manière avantageuse, mais non limitativement, en regard de la surface radialement interne 14 de la paroi radialement externe 12 du carter inter-veine 11 .
[0030] Le conduit 24 est avantageusement agencé dans le carter inter-veine 11 (ou encore dans le compartiment « core » de la turbomachine). La paroi 25 et une portion de la jupe 26 périphérique sont agencées dans la veine secondaire 10 de sorte que le flux primaire reçu du compresseur par l’entrée d’air soit éjecté directement dans la veine secondaire 10 via les canaux d’éjection 29. La jupe 26 périphérique définit un passage de flux d’air entre l’entrée d’air 27 et les canaux d’éjection 29.
[0031 ] Le conduit 24 comprend une entrée d'air (non représentée) destinée à être en communication fluidique avec la veine primaire 9 et à recevoir une partie du flux primaire issu du compresseur haute pression 4. Le conduit 24 comprend également une sortie d’air 32 couplée à l’entrée d’air 27 du déflecteur de flux 21 . Le conduit 24 permet le passage du flux d’air chaud du compresseur vers le déflecteur de flux 21 . [0032] Un dispositif de régulation 22 et un actionneur 23 peuvent être disposés dans le conduit 24, ou en amont du conduit 24 au voisinage de la veine primaire 9.
[0033] Sur les figures 3 et 4, la paroi 25 est pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection 29 aptes à décharger une portion du flux d’air primaire dans la veine secondaire 10 où circule le flux d’air secondaire. Les canaux d’éjection 29 sont configurés de manière à éjecter un flux d’air de décharge Fc qui ne vient pas directement en contact avec les parois 12 (IFD), 13 (OFD) de la veine secondaire 10 et qui ne perturbe pas l’écoulement ni la circulation du flux secondaire.
[0034] La paroi 25 du déflecteur présente une forme arquée ou de dôme. La paroi 25 présente une épaisseur sensiblement constante comprise entre 1 et 5 mm. En particulier, la paroi 25 présente une surface interne 30 concave tournée vers le dispositif de régulation 22 du système de décharge 20 et une surface externe 31 convexe opposée à la surface interne 30. Cette dernière dans le présent exemple est tournée vers la veine secondaire 10. La paroi 25 présente ici un bord périphérique circulaire comme énoncé précédemment.
[0035] En référence à la figure 3, les canaux d’éjection 29 sont formés dans la paroi 25 du déflecteur 21 . Chaque canal d’éjection 29 s’étend de part et d’autre de celle-ci entre la surface interne 30 et la surface externe 31 . Dans les exemples représentés, les canaux d’éjection 29 occupent la quasi-totalité de la surface de la paroi 25. Chaque canal d’éjection 29 présente un orifice d’entrée 33 défini dans la surface interne 30 et communiquant fluidiquement avec le passage du déflecteur 21 . Chaque canal d’éjection 29 comprend un orifice de sortie 34 défini dans la surface externe 31 et communiquant fluidiquement avec la veine secondaire 10.
[0036] Les canaux d’éjection 29 présentent ici une section circulaire sensiblement constante. Bien entendu, la section des canaux 29 pourrait présenter une autre forme. Ici, les canaux 29 présentent un diamètre compris entre 2 et 3 mm (préférentiellement de l’ordre de 2,5 mm) de sorte à faciliter la fabrication du déflecteur de flux, adapter le débit de flux de décharge à décharger et limiter les nuisances sonores. La longueur de ces canaux 29 est préférablement comprise entre 1 mm et 6 mm. La dimension des canaux 29 dépendra des dimensions du déflecteur (notamment de l’épaisseur de la paroi) et du débit de flux de décharge à décharger dans la veine secondaire 10.
[0037] Les canaux d’éjection 29 sont agencés en plusieurs rangées R1 , R20, etc. Chaque rangée R1 , R20 s'étend suivant une direction d’alignement (B) parallèle ou sensiblement parallèle (de plus ou moins 5°) à un plan médian PM du déflecteur de flux 21. En d’autres termes, les rangées sont parallèles entre elles. Le plan médian PM est parallèle à la direction d’écoulement du flux d’air (ici en l’occurrence le flux secondaire en situation d’installation). Le plan médian PM est dans le plan de la figure 3 et comprend l’axe de révolution A du déflecteur 21 .
[0038] Les rangées R1 , R20 forment de manière avantageuse chacune une lame de flux de décharge.
[0039] Chaque rangée R1 , R20 comprend entre 1 et 30 canaux d’éjection 29. Les canaux 29 sont espacés les uns par rapport aux autres suivant une distance par exemple comprise entre 0.5 et 3 mm pour conserver une résistance mécanique de la paroi 25 du déflecteur de flux. Il est entendu que le nombre de rangées et le nombre de canaux d’éjection 29 par rangée est fonction d’une part, des dimensions du déflecteur de flux 21 et des canaux d’éjection 29 et d'autre part, du débit souhaité pour traverser le déflecteur 21 quand la vanne est ouverte.
[0040] Comme cela est également illustré sur les figures 3 et 4, les canaux d’éjection 29 sont agencés de façon à former des lignes L parallèles entre elles. Les lignes L sont avantageusement disposées de manière transversale par rapport au plan médian PM. En particulier, les lignes L sont orientées vers les bords latéraux du déflecteur 21 . Les bords latéraux sont disposés de part et d’autre du plan médian PM.
[0041 ] Suivant cet exemple de réalisation les lignes L sont courbes. La forme arrondie des lignes L est accentuée par la forme sphérique de la paroi 25.
[0042] Suivant encore une autre caractéristique avantageuse mais non limitativement, les lignes L sont symétriques par rapport au plan médian. Celles-ci présentent une forme sensiblement en V avec la pointe du V qui est disposée sur le plan médian PM.
[0043] Les canaux 29 sont configurés de manière à décharger le jet d’air suivant la direction d'écoulement du flux d’air secondaire.
[0044] Chaque canal d’éjection 29 présente un axe central C. Dans le présent exemple, l’axe central C de chaque canal d’éjection 29 est orienté suivant une direction formant un premier angle a défini par rapport à un axe B parallèle à l’axe de révolution A du déflecteur. Dans le présent exemple, l’axe B est vertical dans le plan de la figure 3. Chaque premier angle a est mesuré dans un plan vertical parallèle au plan médian PM ou à l’axe longitudinal X (en situation d’installation dans la turbomachine).
[0045] De manière avantageuse, chaque premier angle a est compris entre 0° et 90°. Cela permet que le flux d’air primaire en sortie du déflecteur 21 évite les parois radialement interne et externe 12, 13 de la veine secondaire 10.
[0046] De manière avantageuse, les premiers angles a de chaque rangée sont décroissants depuis l’amont vers l’aval suivant la direction d’écoulement (ou l’axe longitudinal X lorsque le système de décharge 21 est installé dans la turbomachine). En d’autres termes, les canaux d’éjection 29 d’une même rangée sont orientés suivant un premier angle a qui décroit entre un premier canal d’une rangée et le dernier canal de cette rangée. Les premiers angles a sont alors différents. Cette variation est définie entre un bord amont et un bord aval de la paroi. [0047] Suivant une caractéristique avantageuse mais non limitative, la variation est progressive afin de ne pas créer de perturbation dans le flux secondaire. De la sorte, les lames de flux d’air de décharge Fc traversant les canaux d’éjection 29 sont guidées suivant une direction orientée dans le sens de circulation du flux secondaire. [0048] Suivant un mode de réalisation, les canaux d’éjection 29 de chaque rangée sont orientés suivant un même angle a de sorte à former une lame de flux d’air de décharge Fc. En d’autres termes, les canaux d’éjection 29 d’une même rangée sont orientés suivant un angle a identique. Cette configuration permettrait d’éviter que la lame de flux de décharge Fc ne rentre en contact avec la paroi radialement interne 13 et/ou un inverseur de poussée que comprend la turbomachine.
[0049] Suivant un exemple de réalisation et tel que représenté sur la figure 4, la projection des axes C des canaux d’éjection 29 de chaque rangée dans un plan de projection PP perpendiculaire au plan médian PM forme un deuxième angle p avec une droite parallèle au plan médian. Une telle configuration permet de maximiser la surface frontale de mélange entre le jet de flux en sortie du déflecteur et le flux secondaire afin d’améliorer le mélange.
[0050] Avantageusement, les deuxièmes angles p de chaque rangée sont constants. Une rangée présente un seul et même angle de chaque côté du plan médian. De manière alternative, les deuxièmes angles p de chaque rangée ne sont pas constants.
[0051 ] Suivant une caractéristique avantageuse, les deuxièmes angles p varient en croissant du plan médian PM vers le bord latéral opposé au plan médian. La direction de cette variation croissante est perpendiculaire au plan médian PM. En d’autres termes, les deuxièmes angles p varient dans une même ligne courbe vers le bord de la paroi 25. Entre un canal d’éjection d’une rangée et un canal d’éjection d’une rangée voisine, le deuxième angle p augmente à partir du plan médian. Cette configuration permet une meilleure distribution du flux d’air de décharge dans l’écoulement du flux d’air.
[0052] Comme cela est visible sur la figure 4 et de manière non limitative, les lignes courbes L respectivement symétriques (de part et d’autre) forment sensiblement un V avec la pointe du V traversée par le plan médian. Cela accentue la composante tangentielle des canaux et favorise la distribution du flux d’air de décharge vers les bords du déflecteur.
[0053] Avantageusement, la variation du deuxième angle p est par exemple progressive pour une meilleure distribution du jet chaud. [0054] Les valeurs des deuxièmes angles P sont symétriques par rapport au plan médian PM. Cela permet d’avoir une répartition homogène du flux. Cette répartition pourrait être non symétrique.
[0055] Le deuxième angle P est compris entre 0° inclus et 90° inclus. L’amplitude de la variation du deuxième angle P peut être définie en fonction du besoin de diluer le flux d’air de décharge dans le flux secondaire. Plus la variation du deuxième angle P est grande et plus la dilution sera grande. Une amplitude de la variation de +/- 30°entre le plan médian et la rangée la plus éloignée du plan médian, d’un côté et de l’autre du plan médian, peut néanmoins apporter une dilution suffisante dans certaines configurations.
[0056] Ainsi, lorsque le flux d’air de décharge Fc est éjecté dans la veine secondaire 10, celui-ci est orienté suivant plusieurs lames avec une forme sensiblement parabolique qui évite les chocs thermiques avec l’environnement du système de décharge 20. La circulation et l’écoulement du flux d’air F froid n’est pas perturbé. Les deuxièmes angles p permettent une meilleure répartition du flux dans une direction azimutale (ou tangentielle) de la grille.

Claims

Revendications
[1] Déflecteur de flux (21 ) d’un système de décharge (20) d’un compresseur (4, 5) de turbomachine (1 ) à double flux d’axe longitudinal (X), le déflecteur de flux (21 ) comprenant une paroi (25) pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection (29) aptes à décharger un flux d’air de décharge du compresseur dans une veine (9, 10) de la turbomachine (1 ) dans laquelle circule un flux d’air suivant une direction d’écoulement, les canaux d’éjection (29) d’axes (C) étant agencés en plusieurs rangées (R1 , R20) suivant des directions d’alignement (B) sensiblement parallèles à un plan médian (PM) du déflecteur de flux (21 ) lequel est sensiblement parallèle à la direction d'écoulement et étant configurés de manière à éjecter le flux d’air de décharge suivant la direction d’écoulement, les axes (C) étant chacun orienté suivant une première direction formant un premier angle (a) par rapport à un axe (B) parallèle à un axe de révolution du déflecteur de flux, caractérisé en ce que la projection des axes des canaux d’éjection (29) de chaque rangée dans un plan de projection (PP) perpendiculaire au plan médian (PM) forme un deuxième angle (P) avec une droite parallèle au plan médian (PM), et le deuxième angle (P) croît depuis le plan médian (PM) vers le bord du déflecteur suivant une direction perpendiculaire au plan médian (PM).
[2] Déflecteur (21 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les canaux d’éjection (29) de chaque rangée présentent une section transversale circulaire.
[3] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs des deuxièmes angles (P) sont symétriques par rapport au plan médian.
[4] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation du deuxième angle (P) est progressive.
[5] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième angle (P) est constant dans une même rangée de part et d’autre du plan médian.
[6] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux d’éjection (29) sont agencés de façon à former des lignes (L) courbes sensiblement parallèles entre elles, transversales par rapport au plan médian (PM) et symétriques par rapport au plan médian (PM).
[7] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers angles (a) de chaque rangée sont constants.
[8] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque premier angle (a) d'une même rangée varie en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi (25) selon la direction d’écoulement du flux d’air (F).
[9] Déflecteur (21 ) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le deuxième angle (p) est compris entre 0° inclus et 90° inclus.
[10] Turbomachine (1) à double flux comprenant au moins un déflecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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