FR3039590B1 - Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine - Google Patents

Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine Download PDF

Info

Publication number
FR3039590B1
FR3039590B1 FR1557285A FR1557285A FR3039590B1 FR 3039590 B1 FR3039590 B1 FR 3039590B1 FR 1557285 A FR1557285 A FR 1557285A FR 1557285 A FR1557285 A FR 1557285A FR 3039590 B1 FR3039590 B1 FR 3039590B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
orifice
air
vein
blade
jet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
FR1557285A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3039590A1 (fr
Inventor
Guillaume Claude Georges Philippe LINASSIER
Morgan Balland
Helene MAZET
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
SNECMA 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, SNECMA SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Priority to FR1557285A priority Critical patent/FR3039590B1/fr
Priority to CN201680056016.1A priority patent/CN108138582B/zh
Priority to PCT/FR2016/051953 priority patent/WO2017017378A1/fr
Priority to EP16757306.2A priority patent/EP3329101B1/fr
Priority to US15/748,252 priority patent/US10683805B2/en
Publication of FR3039590A1 publication Critical patent/FR3039590A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3039590B1 publication Critical patent/FR3039590B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/047—Heating to prevent icing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0238—Details or means for fluid reinjection
    • 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
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542—Bladed diffusers
    • 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
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • 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
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/684—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid injection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système d'antigivrage d'une aube (A1) de turbomachine s'étendant entre un carter externe (CE) et un carter interne (CI) délimitant une veine (VN), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'injection d'un jet d'air (JT) dans la veine (VN) en amont de l'aube (A1), les moyens d'injection comprenant un premier orifice d'injection (O1) du jet d'air (JT), le premier orifice (O1) traversant un organe (CE) parmi le carter externe (CE) et le carter interne (CI), et étant localisé de sorte qu'à un premier régime de la turbomachine dans lequel un flux d'air (FX) s'écoule globalement dans la veine (VN) selon une première direction (D1), le premier orifice (O1) et un bord d'attaque (BA) de l'aube (A1) sont sensiblement alignés selon la première direction (D1).

Description

SYSTEME D'ANTIGIVRAGE D'UNE AUBE DE TURBOMACHINE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines. Elle concerne plus particulièrement un système d'antigivrage d'une aube de turbomachine, en particulier une aube de compresseur située en travers d'une veine primaire de la turbomachine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Une turbomachine comporte classiquement une soufflante délivrant un flux d'air dont une partie centrale, appelée flux primaire, est injectée dans une veine primaire comportant un compresseur, une chambre de combustion et une turbine entraînant la soufflante.
Dans certaines phases de vol (montée, descente...), des conditions atmosphériques dites « givrantes » peuvent être rencontrées lorsque la température ambiante devient inférieure ou égale à zéro degré Celsius. Ces conditions peuvent conduire à des dépôts de givre sur les aubages du compresseur. Le phénomène peut entraîner des problèmes d'opérabilité de la turbomachine, par exemple par obstruction de la veine primaire, ou bien par extinction de la chambre de combustion suite à un détachement de blocs de glace.
Or les solutions classiques de dégivrage d'une aube par circulation d'air chaud ou de composants électriques au sein de ladite aube sont difficilement applicables aux aubes de compresseurs, celles-ci étant de dimensions trop faibles, épaisseur de l'ordre de quelques millimètres.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'invention offre un système d'antigivrage d'une aube de compresseur de turbomachine, mais pouvant s'appliquer plus généralement à toute aube de la turbomachine s'étendant en travers d'une veine, entre un carter interne et un carter externe. L'invention concerne donc essentiellement un système d'antigivrage d'une aube de turbomachine s'étendant entre un carter externe et un carter interne délimitant une veine. Le système antigivrage comprend des moyens d'injection d'un jet d'air dans la veine en amont de l'aube, les moyens d'injection comprenant un premier orifice d'injection du jet, le premier orifice traversant un organe parmi le carter externe et le carter interne, et étant localisé de sorte qu'à un premier régime de la turbomachine dans lequel un flux d'air s'écoule globalement dans la veine selon une première direction, le premier orifice et un bord d'attaque de l'aube sont sensiblement alignés selon la première direction.
La solution proposée consiste à réchauffer la paroi de l'aube exposée à la formation de glace au moyen de l'impact d'un jet d'air chaud. Les moyens d'injection permettent d'injecter le jet d'air chaud dans la veine, en amont de l'aube, via le premier orifice d'injection. Le terme « amont » doit être compris en référence au sens de déplacement du flux d'air s'écoulant dans la veine, ledit flux d'air allant de l'amont vers l'aval. Le jet d'air est alors cisaillé et entraîné par le flux d'air s'écoulant dans la veine. Puis, de par la localisation du premier orifice, le jet d'air entraîné par le flux d'air impacte l'aube au niveau de son bord d'attaque. En définissant avantageusement des paramètres propres au premier orifice d'injection (sa forme, ses dimensions, son inclinaison, etc) et au jet d'air (sa température, sa vitesse, etc.), il est possible de dégivrer convenablement l'aube et/ou d'empêcher la formation de givre sur l'aube.
Le système offre un deuxième bénéfice, en cela qu'il permet de dévier la trajectoire de gouttes d'eau en surfusion présentes dans le flux d'air en conditions givrantes. Ces gouttes d'eau ayant une inertie assez faible sont susceptibles de s'adapter rapidement aux changements de trajectoires du flux d'air. Ainsi, de par la topologie du jet d'air cisaillé, les trajectoires de certaines gouttes déviées par le jet ne rencontrent pas la surface de l'aube, minimisant ainsi la quantité de glace formée.
Un autre bénéfice de l'invention est que les gouttes circulant au sein du jet d'air chaud sont également réchauffées. Cet effet se combine à réchauffement de la paroi de l'aube, en minimisant l'énergie nécessaire pour éviter la congélation des gouttes d'eau sur la surface.
Le système d'antigivrage selon l'invention est adapté aux aubes de faible épaisseur, pour lequel l'implémentation d'un système conventionnel (chauffage interne par air chaud ou système résistif) est difficilement réalisable. De plus, le système n'impose pas l'ajout d'éléments dans la veine pour acheminer le jet d'air en amont de l'aube. L'ajout d'un tel composant aurait un impact sur l'aérodynamisme de la veine.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le système d'antigivrage selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier orifice s'étend sensiblement radialement relativement à un axe longitudinal selon lequel s'étend la turbomachine.
Autrement dit, le premier orifice traverse l'organe (le carter externe ou le carter interne) sensiblement radialement. Le jet d'air est alors injecté dans la veine sensiblement orthogonalement au flux d'air, qui lui s'écoule sensiblement selon l'axe longitudinal de la turbomachine. Cet angle de 90° assure une pénétration maximale du jet d'air dans la veine. Ainsi, une hauteur maximale de l'aube peut être antigivrée. On appelle « hauteur de l'aube » la dimension radiale de l'aube (entre le carter interne et le carter externe).
La forme du premier orifice est avantageusement choisie en fonction des conditions aérodynamiques. Pour favoriser la pénétration du jet d'air dans la veine, un orifice de forme ovale alignée avec la direction de l'écoulement du flux d'air est utilisé. En revanche, un orifice cylindrique ou ovale dans le sens transverse à la direction de l'écoulement est utilisé pour favoriser une largeur de jet plus importante.
Dans un mode de réalisation non limitatif dans lequel le premier orifice est de forme circulaire et traverse l'organe sensiblement radialement, le rapport entre la distance radiale Zd de pénétration du jet d'air dans la veine et le diamètre D du premier orifice est régi par les formules suivantes : où :
7 est le taux de soufflage du jet d'air Xd est la distance du premier orifice à l'aube p est la masse volumique de l'air dans le jet au niveau du premier orifice Pco est la masse volumique de l'air dans la veine en amont de l'aube V est la vitesse de l'air dans le jet au niveau du premier orifice ko est la vitesse de l'air dans la veine en amont de l'aube.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les moyens d'injection comprennent un deuxième orifice d'injection du jet, le deuxième orifice traversant l'organe, et étant localisé de sorte qu'à un deuxième régime de la turbomachine, différent du premier régime, dans lequel le flux d'air s'écoule globalement dans la veine selon une deuxième direction, différente de la première direction, le
deuxième orifice et le bord d'attaque de l'aube sont sensiblement alignés selon la deuxième direction.
En effet, l'incidence du flux d'air s'écoulant dans la veine est dépendante du régime moteur. Or, pour un dégivrage optimal, il est important que l'orifice d'injection et le bord d'attaque soient dans la direction du flux d'air, afin que le jet d'air impacte l'aube au niveau de son bord d'attaque. Injecter le jet d'air au niveau du premier orifice ou bien au niveau du deuxième orifice, en fonction de la direction du flux d'air s'écoulant dans la veine (c'est-à-dire en fonction du régime moteur), permet donc d'optimiser le dégivrage.
Naturellement, les moyens d'injections peuvent comprendre d'autres orifices d'injection du jet, traversant l'organe, et localisés de sorte qu'à d'autres régimes de la turbomachine, différents du premier et du deuxième régime, chaque orifice et le bord d'attaque sont sensiblement alignés selon une direction de flux d'air, différente de la première direction et de la deuxième direction, s'écoulant dans la veine.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le système d'antigivrage comporte des moyens d'obturation du premier orifice ou du deuxième orifice, commandés en fonction du régime de la turbomachine.
Avantageusement, seul l'orifice aligné avec le bord d'attaque de l'aube selon la direction du flux d'air s'écoulant dans la veine est ouvert.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les moyens d'injection comportent une rainure traversant l'organe et des moyens d'obturation partielle de la rainure, le premier orifice étant constitué par la partie non obturée de la rainure.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les moyens d'obturation sont mobiles le long de la rainure de sorte à déplacer le premier orifice, les moyens d'obturation étant commandés en fonction du régime de la turbomachine.
Le déplacement des moyens d'obturation par rapport à la rainure permet de régler le positionnement du premier orifice. Ceci permet de le positionner de sorte qu'il soit aligné avec le bord d'attaque de l'aube selon la direction du flux d'air s'écoulant dans la veine.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les moyens d'obturation sont couplés à des moyens de calage variable de l'aube. On appelle « moyens de calage variable », des moyens de modification de la position de l'aube dans la veine, modifiant notamment la localisation du bord d'attaque de ladite aube. Cela permet de s'assurer que l'orifice par lequel le jet d'air est injecté est toujours aligné avec le bord d'attaque de l'aube selon la direction du flux d'air s'écoulant dans la veine, même lorsque la position de ce bord d'attaque est modifiée.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les moyens d'injection comportent un troisième orifice d'injection traversant l'organe, positionné sensiblement entre le premier orifice et le bord d'attaque.
Ainsi, il est possible d'injecter le jet d'air dans la veine à la fois au niveau du premier orifice et du troisième orifice. Ceci permet de dégivrer ou d'empêcher la formation de givre sur une hauteur d'aube plus grande. Naturellement, les moyens d'injections peuvent comprendre d'autres orifices d'injection du jet, différents du premier et du troisième orifice, positionnés sensiblement entre le premier orifice et le bord d'attaque.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le système d'antigivrage comporte des moyens de prélèvement du jet d'air au niveau d'un compresseur haute pression de la turbomachine. L'air est alors acheminé jusqu'aux moyens d'injection au moyens d'un système de collecteurs, vannes, canalisations, distributeurs. L'invention concerne également une turbomachine comportant un système d'antigivrage tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, et en référence aux figures dont la liste est donnée ci-dessous.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif. Les figures montrent : à la figure 1, une veine de turbomachine selon une coupe longitudinale, en travers de laquelle est positionnée une succession d'aubages, et un système d'antigivrage selon l'invention comprenant un premier orifice à la figure 2, une aube en vue de dessus, et un premier orifice d'injection d'un système d'antigivrage selon l'invention à la figure 3, une aube en vue de dessus, et un premier orifice et deux deuxièmes orifices d'un système d'antigivrage selon l'invention, dans une première position à la figure 4, une aube en vue de dessus, et un premier orifice et deux deuxièmes orifices d'un système d'antigivrage selon l'invention, dans une deuxième position à la figure 5, une aube en vue de dessus, et une rainure d'un système d'antigivrage selon l'invention, dans une première position à la figure 6, une aube en vue de dessus, et une rainure d'un système d'antigivrage selon l'invention, dans une deuxième position à la figure 7, une veine de turbomachine selon une coupe longitudinale, en travers de laquelle est positionnée une succession d'aubages, et un système d'antigivrage selon l'invention comprenant un premier orifice et deux troisièmes orifices à la figure 8, une aube en vue de dessus, et un premier orifice et deux troisièmes orifices d'un système d'antigivrage selon l'invention.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
La figure 1 montre une veine VN de turbomachine, délimitée d'une part par un carter externe CE, d'autre part par un carter interne Cl. Il s'agit ici d'une veine primaire d'une turbomachine à double flux, la turbomachine s'étendant selon un axe longitudinal X. Toutefois, l'invention pourrait s'appliquer à tout type de turbomachine, y compris une machine monoflux ou une turbine d'hélicoptère. Lorsque la turbomachine est en fonctionnement à un premier régime, un flux d'air FX s'écoule sensiblement selon une première direction DI au sein de la veine VN. On note que la direction du flux d'air FX dépend directement du régime de fonctionnement de la turbomachine.
En travers de la veine VN s'étendent une série d'aubages. Il s'agit ici d'aubages d'un compresseur de la turbomachine à double flux, installés en aval d'une soufflante de la turbomachine, dans la veine primaire. L'aubage situé le plus en amont dans la veine VN relativement au sens de circulation du flux d'air FX, comporte une pluralité d'aubes, l'une Al d'entre elles étant visible à la figure 1. Cette aube Al est fixée d'une part au carter interne Cl, d'autre part au carter externe CE.
La turbomachine comporte un système antigivrage permettant de dégivrer ou d'empêcher la formation de givre sur l'aube Al. Le système antigivrage comporte : des moyens de prélèvement d'un jet d'air JT au niveau d'un compresseur haute pression de la turbomachine. Le compresseur et les moyens de prélèvement ne sont pas représentés sur les figures. Des jets d'air JT les plus chauds et les plus pressurisés sont privilégiés, afin de réaliser un dégivrage optimal sur une hauteur maximale de l'aube Al. des moyens d'acheminement du jet d'air JT en amont de la première aube Al, à proximité de la veine VN. Les moyens d'acheminement comprennent des collecteurs, vannes, canalisations et distributeurs, et ne sont pas représentés sur les figures. des moyens d'injection du jet d'air JT chaud dans la veine VN en amont de l'aube Al. Le jet d'air JT chaud est alors dirigé par le flux d'air FX vers l'aube Al, puis impacte un bord d'attaque BA de l'aube Al, augmentant alors la température dudit bord d'attaque BA. Cela permet d'éviter la formation de givre sur le bord d'attaque BA et/ou de dégivrer le bord d'attaque BA.
La figure 2 illustre un premier mode de réalisation des moyens d'injection. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'injection comportent un premier orifice 01 d'injection du jet JT, le premier orifice 01 traversant le carter externe CE. Dans un autre mode de réalisation, le premier orifice 01 traverse le carter interne. Le premier orifice 01 est localisé de sorte qu'au premier régime de la turbomachine dans lequel le flux d'air FX s'écoule globalement dans la veine VN selon la première direction Dl, le premier orifice 01 et le bord d'attaque B1 de l'aube Al sont sensiblement alignés selon la première direction Dl. Autrement dit, une droite reliant le premier orifice 01 et le bord d'attaque BA est sensiblement confondue avec la première direction Dl.
Les figures 3 et 4 illustrent un deuxième mode de réalisation des moyens d'injection, permettant de couvrir une plage d'incidence du flux d'air FX. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'injection comportent, outre le premier orifice 01 précédemment décrit, un deuxième orifice 02 traversant le carter externe CE. Le deuxième orifice 02 est localisé de sorte qu'à un deuxième régime de la turbomachine, différent du premier régime, dans lequel le flux d'air FX s'écoule globalement dans la veine VN selon une deuxième direction D2, différente de la première direction Dl, le deuxième orifice 02 et le bord d'attaque BA de l'aube Al sont sensiblement alignés selon la deuxième direction D2. Autrement dit, une droite reliant le deuxième orifice 02 et le bord d'attaque BA est sensiblement confondue avec la deuxième direction D2, comme cela est visible à la figure 4.
Dans le mode de réalisation présenté aux figures 3 et 4, les moyens d'injection comportent, outre le premier orifice 01 et le deuxième orifice 02, un autre orifice Ox. L'autre orifice Ox est localisé de sorte qu'à un autre régime de la turbomachine, différent du premier régime et du deuxième régime, dans lequel le flux d'air FX s'écoule globalement dans la veine VN selon une autre direction, différente de la première direction Dl et de la deuxième direction D2, l'autre orifice Ox et le bord d'attaque BA de l'aube Al sont sensiblement alignés selon l'autre direction. Autrement dit, une droite reliant l'autre orifice Ox et le bord d'attaque BA est sensiblement confondue avec l'autre direction, non représentée sur les figures.
En outre, les moyens d'injection comportent des moyens d'obturation du premier orifice 01, du deuxième orifice 02 ou de l'autre orifice Ox, commandés en fonction du régime de la turbomachine. Lorsque la turbomachine est dans le premier régime, c'est-à-dire lorsque le flux d'air FX s'écoulant dans la veine suit la première direction Dl, comme le montre la figure 3, alors seul le premier orifice 01 est ouvert : le deuxième orifice 02 et l'autre orifice Ox sont obturés par les moyens d'obturation. Lorsque la turbomachine est dans le deuxième régime, c'est-à-dire lorsque le flux d'air FX s'écoulant dans la veine suit la deuxième direction D2, comme le montre la figure 4, alors seul le deuxième orifice 02 est ouvert : le premier orifice 01 et l'autre orifice Ox sont obturés par les moyens d'obturation. Enfin, lorsque la turbomachine est dans l'autre régime, c'est-à-dire lorsque le flux d'air FX s'écoulant dans la veine suit l'autre direction, alors seul l'autre orifice Ox est ouvert : le premier orifice 01 et le deuxième orifice 02 sont obturés par les moyens d'obturation.
Ainsi, seul l'orifice dans l'axe de la direction du flux FX et face au bord d'attaque BA de l'aube Al est ouvert, et le jet d'air JT est injecté dans la veine VN par cet orifice. Le jet d'air JT cisaillé et entraîné par le flux d'air FX impacte alors le bord d'attaque BA de l'aube Al.
Les figures 5 et 6 illustrent un troisième mode de réalisation des moyens d'injection, qui est une variante du deuxième mode de réalisation précédemment décrit. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'injection comportent une rainure RN traversant le carter externe CE et des moyens d'obturation partielle de la rainure RN, le premier orifice 01 étant constitué par la partie non obturée de la rainure RN. Le jet d'air JT est injecté dans la veine VN via le premier orifice 01. De plus, les moyens d'obturation sont mobiles le long de la rainure RN, comme le montrent les figures 5 et 6, de sorte à déplacer le premier orifice 01 le long de la rainure RN. Les moyens d'obturation sont par exemple une paroi PR comportant un trou de la taille du premier orifice 01, mobile le long de la rainure RN. Le déplacement de la paroi PR par rapport à la rainure RN permet de régler le positionnement angulaire du premier orifice d'injection 01, afin qu'il se trouve face au bord d'attaque BA de l'aube Al et dans la direction du flux d'air FX s'écoulant dans la veine VN. Les moyens d'obturation sont donc commandés en fonction du régime de la turbomachine. D'autre part, certaines turbomachines comportent des moyens de calage variable des aubages. Sur ce type de turbomachines, l'emplacement du bord d'attaque BA de l'aube Al est susceptible de changer. Il est donc avantageux de coupler les moyens d'obturation aux moyens de calage variable des aubages, afin de prendre en compte cette variable.
Les figures 7 et 8 illustrent un quatrième mode de réalisation des moyens d'injection. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'injection comportent, outre le premier orifice 01 précédemment décrit, un troisième orifice 03 traversant le carter externe CE, positionné sensiblement entre le premier orifice 01 et le bord d'attaque BA de l'aube Al. De plus, dans le mode de réalisation représenté, les moyens d'injection comportent un autre orifice Oy traversant le carter externe CE, positionné sensiblement entre le troisième orifice 03 et le bord d'attaque BA de l'aube Al. Le jet d'air JT est alors injecté dans la veine VN via le premier orifice 01, le troisième orifice 03 et l'autre orifice Oy, ce qui permet d'anti-givrer une zone plus étendue du bord d'attaque BA de l'aube Al.
On note qu'il est naturellement possible de combiner le deuxième ou le troisième mode de réalisation avec le quatrième mode de réalisation, et que le nombre d'orifices peut varier en fonction des besoins.
Par ailleurs, dans les modes de réalisation présentés, les orifices s'étendent radialement à travers le carter externe CE, relativement à l'axe longitudinal X. Autrement dit, des axes selon lesquels s'étendent les orifices et l'axe longitudinal sont orthogonaux. Une orientation à 90° assure en effet une pénétration maximale du jet d'air JT dans la veine VN, ce qui permet d'impacter le bord d'attaque BA de l'aube Al à une distance de pénétration Zd du carter externe CE maximale, comme cela est montré à la figure 9. Dans d'autres modes de réalisation, ces axes ne sont pas orthogonaux : les orifices sont alors inclinés par rapport à un axe radial, ce qui réduit la distance de pénétration Zd. On note qu'il est naturellement possible d'incliner certains orifices différemment d'autres orifices, en fonction des différents points d'impact souhaités.
En outre, les dimensions des orifices influent sur le débit du jet d'air JT injecté dans la veine VN. Ainsi, en ajustant les dimensions des orifices, leur inclinaison et leur éloignement Xd (voir figure 9) par rapport à l'aube Al, il est possible d'impacter le bord d'attaque BA de l'aube Al sur des zones ciblées. On note que plus les dimensions des orifices sont grandes, plus la quantité d'air prélevé est importante, donc plus le coût en termes de performance moteur est important. Etant donné cette contrainte et l'espace disponible en amont de l'aube Al, des orifices circulaires de diamètre D inférieur à 15 millimètres, et plus particulièrement entre 0,5 et 5 millimètres, sont avantageusement utilisés.
Pour un orifice circulaire orienté radialement, les formules ci-dessous (formules de Holdeman) explicitent la corrélation entre la distance de pénétration Zd, le diamètre D de l'orifice et son éloignement Xd par rapport à l'aube Al : où :
7 est le taux de soufflage du jet d'air JT p est la masse volumique de l'air dans le jet JT au niveau de l'orifice d'injection Pco est la masse volumique de l'air dans la veine VN en amont de l'aube V est la vitesse de l'air dans le jet JT au niveau de l'orifice d'injection Vm est la vitesse de l'air dans la veine VN en amont de l'aube
Avantageusement, le rapport est choisi entre 1 et 200 pour un antigivrage appliqué à une aube de turbomachine. Plus particulièrement, un rapport entre 5 et 10 offre un bon compromis entre la température du jet à l'impact, et les contraintes diverses liées à l'intégration de la solution : position, diamètre de l'orifice, débit injecté limité. Avantageusement, le taux de soufflage J est choisi supérieur à 10, ce qui permet d'obtenir un jet fortement décollé du carter. On cherche en effet à optimiser la pénétration du jet dans la veine pour obtenir un système efficace avec un débit limité, et par conséquent un impact performance moindre.
Naturellement, les orifices peuvent ne pas être de section circulaire : ils peuvent par exemple être de section rectangulaire ou oblong. On note qu'il est également possible que les orifices n'aient pas tous les mêmes formes, en fonction des caractéristiques souhaitées de l'impact.
Enfin, afin d'assurer un antigivrage optimal sur une hauteur de l'aube la plus grande possible, il est nécessaire de contrôler la décroissance en température du jet d'air JT. Une température T de jet à l'impact de l'ordre d'au moins quelques dizaines de degrés (entre 40° et 300° Celsius par exemple) est essentielle pour assurer une fonction de dégivrage. La température T de jet à l'impact s'exprime par la relation suivante :
où Tm est la température du jet d'air JT au niveau de l'orifice d'injection.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d'antigivrage d'une aube (Al) de turbomachine s'étendant entre un carter externe (CE) et un carter interne (Ci) délimitant une veine (VN), le système d’antigîvrage comprenant des moyens d'injection d'un jet d'air (JT) dans la veine (VN) en amont de l'aube (Al), les moyens d'injection comprenant un premier orifice d'injection (01) du jet d'air (JT), le premier orifice (01) traversant un organe (CE) parmi le carter externe (CE) et le carter interne (Cl), et étant localisé de sorte qu'à un premier régime de la turbomachine dans lequel un flux d'air (EX) s'écoule globalement dans ia veine (VN) selon une première direction (DI), le premier orifice (01) et un bord d'attaque (BA) de l'aube (Al) sont sensiblement alignés selon la première direction (Dl), le premier orifice étant de forme circulaire de diamètre D, le système d'antigîvrage étant caractérisé en ce qu'un rapport ~ entre une distance radiale Zd de pénétration du jet d'air (JT) dans la veine (VN) et te diamètre D est choisi entre 1 et 200 plus particulièrement entre 5 et 10.
  2. 2. Système d'antigivrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier orifice (01) s'étend sensiblement radialement relativement à un axe longitudinal (X) selon lequel s'étend ia turbomachine.
  3. 3. Système d'antigivrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport·^ est régi par les formules suivantes :
    où : J est le taux de soufflage du jet d'air (JT) Xd est la distance du premier orifice (01) à l’aube (Al) p est la masse volumique de l'air dans le jet (JT) au niveau du premier orifice (01) pœ est la masse volumique de l'air dans la veine (VN) en amont de l'aube (Al) V est la vitesse de l'air dans le jet (JT) au niveau du premier orifice (01) - Va, est la vitesse de l'air dans la veine (VN) en amont de i'aube (Al).
  4. 4. Système d'antigîvrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'injection comprennent un deuxième orifice d'injection (02) du jet d'air (JT), le
    deuxième orifice (02) traversant l'organe (CE), et étant localisé de sorte qu'à un deuxième régime de la turbomachine, différent du premier régime, dans lequel le flux d'air (FX) s'écoule globalement dans la veine (VN) selon une deuxième direction (02), différente de la première direction (Dl), le deuxième orifice (02) et le bord d'attaque (BA) de l'aube (Al) sont sensiblement alignés selon la deuxième direction (D2),
  5. 5. Système d'antigivrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'obturation du premier orifice (01) ou du deuxième orifice (02), commandés en fonction du régime de la turbomachine,
  6. 6. Système d'antigivrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent une rainure (RN) traversant l'organe (CE) et des moyens d'obturation (PR) partielle de la rainure, le premier orifice (01) étant constitué par la partie non obturée de la rainure (RN).
  7. 7. Système d'antigïvrage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'obturation sont couplés à des moyens de calage variable de l'aube (Al).
  8. 8. Système d'antigivrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent un troisième orifice d'injection (03) traversant l'organe (CE), positionné sensiblement entre le premier orifice (01) et le bord d'attaque (BA).
  9. 9. Système d'antigivrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de prélèvement du jet d'air (JT) au niveau d'un compresseur de la turbomachine et un taux de soufflage supérieur à 10.
FR1557285A 2015-07-30 2015-07-30 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine Active FR3039590B1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557285A FR3039590B1 (fr) 2015-07-30 2015-07-30 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine
CN201680056016.1A CN108138582B (zh) 2015-07-30 2016-07-27 用于涡轮发动机叶片的防结冰系统
PCT/FR2016/051953 WO2017017378A1 (fr) 2015-07-30 2016-07-27 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine.
EP16757306.2A EP3329101B1 (fr) 2015-07-30 2016-07-27 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine.
US15/748,252 US10683805B2 (en) 2015-07-30 2016-07-27 Anti-icing system for a turbine engine vane

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557285 2015-07-30
FR1557285A FR3039590B1 (fr) 2015-07-30 2015-07-30 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3039590A1 FR3039590A1 (fr) 2017-02-03
FR3039590B1 true FR3039590B1 (fr) 2019-07-05

Family

ID=55025145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1557285A Active FR3039590B1 (fr) 2015-07-30 2015-07-30 Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3039590B1 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1192929A (fr) * 1957-04-04 1959-10-29 Perfectionnements apportés aux machines rotatives de compression des fluides et leurs applications
GB0708459D0 (en) * 2007-05-02 2007-06-06 Rolls Royce Plc A temperature controlling arrangement
FR2933149B1 (fr) * 2008-06-25 2010-08-20 Snecma Injection d'air dans la veine d'un compresseur de turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3039590A1 (fr) 2017-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3329101B1 (fr) Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine.
EP3405656B1 (fr) Module de soufflante de turbomachine aeronautique avec un dispositif de degivrage d'un bec de separation et d'aubes directrices d'entree
CA2645235C (fr) Aube de turbomachine
EP2268901B1 (fr) Aube de turbine, turbine et turbomachine associées
EP2406463B1 (fr) Aube de turbine avec un trou de depoussiérage en base de pale.
EP1316675B1 (fr) Stator pour turbomachine
CA2620806C (fr) Systeme de degivrage a l'huile du cone avant d'un turboreacteur d'avion
CA2740512C (fr) Aube de turbine equipee de moyens de reglage de son debit de fluide de refroidissement
EP3312391B1 (fr) Bec dégivrant de compresseur de turbomachine axiale
CA2639980A1 (fr) Chambre de combustion d'une turbomachine
EP1251243A1 (fr) Aube pour turbine comportant un déflecteur d'air de refroidissement
FR2900388A1 (fr) Ensemble d'echappement des gaz de propulsion dans un aeronef formant un coude
FR3051219B1 (fr) Aube de turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion
EP2288813A1 (fr) Injection d'air dans la veine d'un compresseur de turbomachine
FR2981733A1 (fr) Module de chambre de combustion de turbomachine d'aeronef et procede de conception de celui-ci
EP3286500B1 (fr) Chambre de combustion de turbomachine comportant un dispositif de guidage de flux d'air de forme spécifique
FR2908828A1 (fr) Dispositif d'etancheite de volet mobile de roue directrice d'entree d'une turbomachine
FR3039590B1 (fr) Systeme d'antigivrage d'une aube de turbomachine
FR3067387B1 (fr) Ecope d'alimentation en air pour l'alimentation d'un systeme de refroidissement et de controle des jeux d'une turbine
EP1462615A1 (fr) Dispositif d'injection d'air de refroidissement dans un rotor de turbine
FR3015010A1 (fr) Paroi annulaire pour chambre de combustion de turbomachine comprenant des orifices de refroidissement a effet contra-rotatif
FR2874403A1 (fr) Aube de compresseur ou de turbune a gaz
EP3870826B1 (fr) Dispositif de dégivrage d'un bec de turbomachine
FR3043735A1 (fr) Conduit d'entree d'air de turbomachine d'aeronef
FR3114610A1 (fr) Aube d’entrée d'air pour une turbomachine d’aéronef

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20170203

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

CD Change of name or company name

Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR

Effective date: 20180809

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9