FR3066530A1 - Aube pour turbine de turbomachine comprenant une configuration optimisee de cavites internes de circulation d'air de refroidissement - Google Patents

Aube pour turbine de turbomachine comprenant une configuration optimisee de cavites internes de circulation d'air de refroidissement Download PDF

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Abstract

Pour limiter le débit d'air nécessaire au refroidissement de sa pale, une aube (30) pour turbine de turbomachine d'aéronef comprend, dans sa pale (34), une cavité principale (50) configurée pour collecter un flux d'air principal (F1) depuis une entrée d'air et le faire circuler dans la pale, et une cavité latérale (54) interposée entre la cavité principale (50) et la paroi d'intrados (40) en étant séparée de la cavité principale, la cavité latérale étant configurée pour collecter un flux d'air latéral (F2) depuis l'entrée d'air et le faire circuler dans la pale, la cavité principale comportant au moins trois parties (50A, 50B, 50C) reliées les unes aux autres bout-à-bout de manière à former un serpentin, la cavité latérale (54) étant interposée entre chacune des parties et la paroi d'intrados.

Description

AUBE POUR TURBINE DE TURBOMACHINE COMPRENANT UNE CONFIGURATION OPTIMISÉE DE CAVITÉS INTERNES DE CIRCULATION D'AIR DE REFROIDISSEMENT
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines d'aéronef et concerne plus particulièrement le refroidissement des aubes mobiles des turbines au sein de telles turbomachines.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Au sein d'une turbomachine utilisée pour propulser un aéronef, les aubes des turbines sont soumises aux fortes chaleurs des gaz de combustion issus de la chambre de combustion. C'est en particulier le cas des aubes agencées directement en sortie de la chambre de combustion, telles que les aubes d'une turbine haute pression dans une turbomachine à plusieurs corps.
Pour protéger les aubes de ces températures élevées, il est connu de refroidir les aubes au moyen de flux d'air circulant dans des cavités ménagées à l'intérieur des pales des aubes. Ces cavités sont en général alimentées en air relativement frais prélevé au niveau d'un étage de compresseur de la turbomachine.
Le document FR 3 020 402 Al décrit un exemple de configuration interne d'une aube pourvue de telles cavités.
Néanmoins, l'amélioration constante de la performance des moteurs d'aéronefs conduit à une augmentation de la température des gaz de combustion.
Or, les progrès réalisés en ce qui concerne les matériaux et revêtements utilisés pour former les aubes ne permettent pas à eux seuls de compenser l'accroissement de la température des gaz de combustion.
Par conséquent, il est souhaitable d'améliorer le refroidissement des aubes.
Toutefois, il est dans le même temps souhaitable de limiter le débit d'air utilisé pour refroidir les aubes.
En effet, le prélèvement de l'air de refroidissement des aubes au niveau d'un compresseur de la turbomachine (typiquement le compresseur haute pression dans le cas d'une turbomachine à double corps) tend à dégrader les performances générales de la turbomachine, notamment en termes de consommation spécifique.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème.
Elle propose à cet effet une aube pour turbine de turbomachine d'aéronef, comprenant un pied d'aube comprenant au moins une entrée d'air, et une pale portée par le pied d'aube et s'étendant selon une direction d'envergure de l'aube en se terminant par un sommet de l'aube, la pale présentant une paroi d'intrados, et une paroi d'extrados raccordée à la paroi d'intrados au niveau d'un bord d'attaque et d'un bord de fuite de la pale.
La pale comprend en particulier une cavité principale configurée pour collecter un flux d'air principal depuis l'entrée d'air et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité principale par des premiers orifices de sortie, et une cavité latérale interposée entre la cavité principale et la paroi d'intrados, en étant séparée de la cavité principale, la cavité latérale étant configurée pour collecter un flux d'air latéral depuis l'entrée d'air et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité latérale par des deuxièmes orifices de sortie.
Selon l’invention, la cavité principale comporte au moins trois parties reliées les unes aux autres bout-à-bout de manière à former un serpentin, la cavité latérale étant interposée entre chacune des parties et la paroi d'intrados.
En fonctionnement, la cavité principale permet ainsi à un flux d'air principal circulant dans celle-ci de suivre un parcours relativement long, ce qui permet de maximiser les échanges thermiques entre ce flux d'air principal et les parois délimitant la cavité principale, tandis que la cavité latérale permet de former un écran thermique entre l'intégralité de la cavité principale et la paroi d'intrados, qui est en général particulièrement chaude, de manière à limiter le réchauffement du flux d'air principal par la paroi d'intrados. Par conséquent, le flux d'air principal demeure relativement frais en sortie de la cavité principale et peut de ce fait être mis à profit pour refroidir une autre partie de la pale, comme cela apparaîtra plus clairement dans ce qui suit.
L'invention permet ainsi de manière générale de limiter le débit nécessaire en ce qui concerne le flux d'air principal circulant dans la cavité principale.
La cavité latérale est de préférence une cavité dite « fine », c'est-à-dire présentant une épaisseur faible par comparaison avec la cavité principale. Ainsi, l'épaisseur moyenne de la cavité latérale est préférentiellement inférieure au tiers de l'épaisseur moyenne de la cavité principale.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, les parties de la cavité principale sont adjacentes à la paroi d'extrados.
Le flux d'air principal circulant dans la cavité principale permet ainsi le refroidissement de la paroi d'extrados.
De préférence, la pale comprend en outre une cavité de bord d'attaque adjacente au bord d'attaque et séparée de l'entrée d'air.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, les parties de la cavité principale comprennent avantageusement une partie côté bord de fuite raccordée à l'entrée d'air, une partie côté bord d'attaque raccordée à la cavité de bord d'attaque par les premiers orifices de sortie de manière à alimenter la cavité de bord d'attaque en air de refroidissement, et au moins une partie intermédiaire reliant la partie côté bord de fuite à la partie côté bord d'attaque. De plus, la pale comporte des troisièmes orifices de sortie par lesquels la cavité de bord d'attaque communique avec l'extérieur de l'aube.
Le flux d'air principal en sortie de la cavité principale peut ainsi être mis à profit pour refroidir les parois de la pale formant le bord d'attaque.
Par conséquent, dans le mode de réalisation préféré de l’invention, la paroi d'intrados, relativement chaude, est refroidie par le flux d'air latéral qui est utilisé exclusivement pour son refroidissement, tandis que la paroi d'extrados, qui est moins chaude, est refroidie par le flux d'air principal qui est également utilisé pour refroidir la cavité de bord d'attaque.
Ainsi, réchauffement thermique du flux d'air circulant dans la cavité principale est limité par la présence de la cavité latérale qui protège la cavité principale de la paroi d'intrados, relativement chaude. La maîtrise de l'échauffement thermique du flux d'air circulant dans la cavité principale et refroidissant les parois de la pale formant le bord d'attaque par impact permet d'assurer une température limitée de la pale au niveau du bord d'attaque.
De préférence, les premiers orifices de sortie sont des orifices de refroidissement par impact.
Dans ce cas, le flux d'air principal sort de la cavité principale sous la forme de jets projetés sur les parois de la pale formant le bord d'attaque, permettant ainsi un refroidissement par impact de ces parois au niveau du bord d'attaque.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, la pale comprend en outre une cavité arrière, séparée de la cavité principale et de la cavité latérale, et configurée pour collecter un flux d'air arrière depuis l'entrée d'air et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité arrière par des quatrièmes orifices de sortie.
Un tel flux d'air arrière, distinct du flux d'air principal et du flux d'air latéral, peut être mis à profit pour refroidir la région de la pale proche du bord de fuite.
Ainsi, la pale comprend de préférence une première cavité de bord de fuite adjacente au bord de fuite, séparée de l'entrée d'air, et raccordée à la cavité arrière par les quatrièmes orifices de sortie de manière à recevoir une partie au moins du flux d'air arrière et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la première cavité de bord de fuite par des cinquièmes orifices de sortie.
De plus, la pale comporte de préférence une deuxième cavité de bord de fuite adjacente au bord de fuite, adjacente à la première cavité de bord de fuite selon la direction d'envergure, séparée de la cavité arrière, et configurée pour collecter un autre flux d'air arrière depuis l'entrée d'air et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la deuxième cavité de bord de fuite par des sixièmes orifices de sortie.
L'invention concerne également une turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant au moins un disque rotatif muni d'aubes du type décrit ci-dessus.
L'invention concerne aussi une turbomachine pour aéronef, comprenant au moins une turbine du type décrit ci-dessus.
L'invention concerne enfin un kit de moulage pour la fabrication d'une aube du type décrit ci-dessus, comprenant un ensemble de noyaux configurés pour former au moins la cavité principale et la cavité latérale de la pale.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine pour aéronef comprenant une turbine haute pression pourvue d'aubes selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une aube de la turbine haute pression de la turbomachine de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique en section transversale de la pale de l'aube de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective de cavités internes de la pale de l'aube de la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue semblable à la figure 4, illustrant une partie seulement des cavités internes ;
- la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un ensemble de noyaux destinés à former les cavités internes de la pale de l'aube de la figure 2 ;
- la figure 7 est une vue semblable à la figure 6, illustrant une partie seulement des noyaux.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
La figure 1 illustre une turbomachine 10 pour aéronef, par exemple un turboréacteur à double flux et à double corps, comportant de manière générale une soufflante 12 destinée à l'aspiration d'un flux d'air se divisant en aval de la soufflante en un flux primaire alimentant un cœur de la turbomachine et un flux secondaire contournant ce cœur. Le cœur de la turbomachine comporte, de manière générale, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre de combustion 18, une turbine haute pression 20 et une turbine basse pression 22. La turbomachine est carénée par une nacelle 24 entourant le canal d'écoulement de flux secondaire 26. Les rotors de la turbomachine sont montés rotatifs autour d'un axe longitudinal 28 de la turbomachine.
Dans l'ensemble de cette description, la direction axiale X est la direction de l'axe longitudinal 28 de la turbomachine, la direction radiale R est en tout point une direction orthogonale à la direction axiale X et interceptant cette dernière, et la direction tangentielle T est en tout point orthogonale aux deux directions précédentes. Par ailleurs, les directions « amont » et « aval » sont définies par référence à l'écoulement général des gaz dans la turbomachine.
La figure 2 illustre une aube 30 pour turbine de turbomachine d'aéronef selon un mode de réalisation préféré de l'invention, par exemple une aube pour turbine haute pression, comprenant de manière générale un pied d'aube 32 portant une pale 34 se terminant par un sommet 35 de l'aube du côté opposé au pied d'aube 32. Le pied d'aube comporte une partie radialement interne destinée à permettre la retenue de l'aube par emboîtement dans un disque de rotor, d'une manière bien connue. De plus, le pied d'aube est raccordé à la pale par l'intermédiaire d'une plateforme 36 aérodynamique destinée à délimiter intérieurement un canal d'écoulement de flux primaire au sein de la turbine.
En référence aux figures 2 et 3, la pale 34 comporte de manière générale une paroi d'intrados 40 et une paroi d'extrados 42 raccordées l'une à l'autre au niveau d'un bord d'attaque 44 et au niveau d'un bord de fuite 46 de la pale.
Sur les figures 2 et 3, la direction axiale X correspond à la direction de l'axe longitudinal 28 de la turbomachine lorsque l'aube 30 est montée sur un disque de rotor au sein de la turbine haute pression 20. Dans ces mêmes conditions, la direction allant du pied d'aube 32 vers le sommet 35 de la pale, appelée direction d'envergure WS de l'aube, coïncide avec la direction radiale R.
La pale 34 comprend de manière générale des cavités internes s'étendant chacune selon la direction d'envergure WS de la pale, et destinées à recevoir et faire circuler des flux d'air de refroidissement admis dans l'aube par une entrée d'air 48 au niveau du pied d'aube 32 (figure 2).
La pale 34 comprend une cavité principale 50, visible plus particulièrement sur la figure 5, configurée pour collecter un flux d'air principal Fl depuis l'entrée d'air 48 et le faire circuler dans la pale 34 et s'échapper de la cavité principale par des premiers orifices de sortie. La cavité principale 50 comporte trois parties 50A, 50B, 50C reliées les unes aux autres bout-à-bout de manière à former un serpentin. Une telle configuration permet de maximiser la longueur du parcours du flux d'air principal Fl au sein de la cavité principale 50, et donc de maximiser les échanges thermiques entre le flux d'air principal Fl et les parois délimitant la cavité principale 50.
Dans l'exemple préférentiel illustré, chacune des cavités internes présente une dimension selon la direction d'envergure WS supérieure à son étendue selon toute direction orthogonale à la direction d'envergure WS. De préférence, chacune des cavités internes présente une dimension selon la direction d'envergure WS supérieure à plusieurs fois son étendue selon toute direction orthogonale à la direction d'envergure WS.
Du côté de l'extrados, les trois parties 50A, 50B, 50C sont chacune délimitée par la paroi d'extrados 42, tandis que du côté de l'intrados, les trois parties 50A, 50B, 50C sont chacune délimitée par une première paroi interne 52 de la pale (figure 3).
De plus, les parties 50A et 50B sont séparées l'une de l'autre par une deuxième paroi interne 53A reliant la paroi d'extrados 42 à la première paroi interne 52. De manière analogue, les parties 50B et 50C sont séparées l'une de l'autre par une troisième paroi interne 53B reliant la paroi d'extrados 42 à la première paroi interne 52.
La pale 34 comprend en outre une cavité latérale 54, visible plus particulièrement sur la figure 4, configurée pour collecter un flux d'air latéral F2 depuis l'entrée d'air 48 et le faire circuler dans la pale 34 et s'échapper de la cavité latérale par des deuxièmes orifices de sortie 56. La cavité latérale 54 présente ainsi une extrémité côté pied d'aube 54A raccordée à l'entrée d'air 48. De plus, la paroi d'intrados 40 comporte les deuxièmes orifices de sortie 56 permettant au flux d'air latéral F2 de s'échapper de l'aube (figure 2), et la cavité latérale 54 présente une extrémité côté sommet 54B fermée.
La cavité latérale 54 est délimitée, du côté de l'extrados, par la première paroi interne 52, et du côté de l'intrados, par la paroi d'intrados 40 (figure 3).
Ainsi, la cavité latérale 54 est séparée de la cavité principale 50 par la première paroi interne 52 de la pale.
La première paroi interne 52 est une paroi pleine, interdisant donc tout échange d'air entre la cavité latérale 54 et la cavité principale 50.
La cavité latérale 54 est en particulier interposée entre chacune des trois parties 50A, 50B, 50C de la cavité principale, et la paroi d'intrados 40, de manière à former un écran thermique entre les trois parties 50A, 50B, 50C de la cavité principale et la paroi d'intrados.
La cavité latérale 54 permet ainsi de limiter le réchauffement du flux d'air principal Fl au sein de la cavité principale 50 par la paroi d'intrados 40, qui est en général plus chaude que la paroi d'extrados 42 en fonctionnement.
À cet effet, la cavité latérale 54 est de préférence une cavité dite « fine », c'est-à-dire présentant une épaisseur faible par comparaison avec la cavité principale 50. Ainsi, l'épaisseur moyenne de la cavité latérale 54 est préférentiellement inférieure au tiers de l'épaisseur moyenne de la cavité principale 50. Par « épaisseur moyenne », il faut comprendre l'étendue mesurée perpendiculairement à la ligne de cambrure 58 de la pale, moyennée le long de ladite ligne de cambrure et le long de la direction d'envergure WS.
D'une manière générale, les trois parties 50A, 50B, 50C de la cavité principale sont donc adjacentes à la paroi d'extrados 42 tandis que la cavité latérale 52 est adjacente à la paroi d'intrados 40.
La pale 34 comprend en outre une cavité de bord d'attaque 60 adjacente au bord d'attaque 44 (figure 3). Cette cavité de bord d'attaque 60 est séparée de l'entrée d'air 48, au sens où cette cavité n'est pas reliée directement à l'entrée d'air 48 mais reçoit de l'air de refroidissement depuis la cavité principale 50.
Plus particulièrement, les trois parties de la cavité principale 50 comprennent une partie côté bord de fuite 50A raccordée à l'entrée d'air 48 pour l'admission du flux d'air principal Fl, une partie côté bord d'attaque 50C raccordée à la cavité de bord d'attaque 60 de manière à alimenter cette dernière en air de refroidissement, et une partie intermédiaire 50B reliant la partie côté bord de fuite 50A à la partie côté bord d'attaque 50C (figures 3 et 5).
La partie côté bord de fuite 50A présente donc une extrémité côté pied d'aube 50A1 (c'est-à-dire une extrémité radialement interne) raccordée à l'entrée d'air 48, et une extrémité côté sommet 50A2 débouchant dans un premier raccord 50D relié à une extrémité côté sommet 50B2 de la partie intermédiaire 50B (figure 5).
De plus, la partie intermédiaire 50B présente une extrémité côté pied d'aube 50B1 débouchant dans un second raccord 50E relié à une extrémité côté pied d'aube 50C1 de la partie côté bord d'attaque 50C.
Enfin, la partie côté bord d'attaque 50C présente une extrémité côté sommet 50C2 fermée.
Il est à noter que l'extrémité côté sommet 54B de la cavité latérale 54 s'étend en regard du premier raccord 50D et de l'extrémité côté sommet 50C2 de la partie côté bord d'attaque 50C de la cavité principale 50.
La cavité de bord d'attaque 60 est séparée de la partie côté bord d'attaque 50C par une troisième paroi interne 62, qui relie la paroi d'intrados 40 à la paroi d'extrados 42, et à laquelle est raccordée une extrémité côté bord d'attaque 52A de la première paroi interne 52 (figure 3).
ίο
Dans le mode de réalisation illustré, la mise en communication de la partie côté bord d'attaque 50C et de la cavité de bord d'attaque 60 est assurée par des orifices de refroidissement par impact 64 formés dans la troisième paroi interne 62 (figure 5), et constituant donc les premiers orifices de sortie précités, dans la terminologie de l'invention. La cavité de bord d'attaque 60 présente une extrémité côté pied d'aube 60A fermée, et une extrémité côté sommet 60B également fermée.
De plus, la cavité de bord d'attaque 60 communique avec l'extérieur de l'aube au moyen de troisièmes orifices de sortie 66 formés dans l'une au moins des parois d'intrados 40 et d'extrados 42 à proximité du bord d'attaque 44 (figure 2).
Par ailleurs, la pale 34 comprend une cavité arrière 70 (figures 3 et 4) séparée de la cavité principale 50 et de la cavité latérale 54, et configurée pour collecter un flux d'air arrière F3 depuis l'entrée d'air 48 et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité arrière 70 par des quatrièmes orifices de sortie. La cavité arrière 70 présente ainsi une extrémité côté pied d'aube 70A raccordée à l'entrée d'air 48.
La séparation entre la cavité arrière 70 d'une part et la cavité principale 50 et la cavité latérale 54 d'autre part est assurée par une cinquième paroi interne 72 de la pale, qui est une paroi pleine reliant la paroi d'intrados 40 à la paroi d'extrados 42, et à laquelle est raccordée une extrémité côté bord de fuite 52B de la première paroi interne 52 (figure 3).
La cavité arrière 70 est ainsi délimitée par les parois d'intrados 40 et d'extrados 42.
Dans des modes de réalisation préférés, la pale 34 comporte enfin au moins une cavité de bord de fuite adjacente au bord de fuite 46, et communiquant de préférence avec l'extérieur de l'aube par des fentes 74 débouchant dans le bord de fuite 46, de manière connue en soi (figure 3).
Dans l'exemple illustré, la pale 34 comporte deux cavités de bord de fuite 80, 82 qui sont adjacentes selon la direction d'envergure WS de l'aube. Ces deux cavités de bord de fuite 80, 82 sont séparées de la cavité arrière 70 par une sixième paroi interne 84 de la pale reliant la paroi d'intrados 40 à la paroi d'extrados 42 (figure 3).
il
Parmi ces deux cavités, une première cavité de bord de fuite 80 (figure 4), disposée du côté du sommet 35 de l'aube, est raccordée à la cavité arrière 70 par des orifices calibrés 86 formés dans la sixième paroi interne 84, et constituant donc les quatrièmes orifices de sortie précités, dans la terminologie de l'invention. Il faut comprendre par « orifices calibrés » des orifices dont la section de passage est choisie lors de la conception pour obtenir un débit d’air souhaité, qui est conditionné par le comportement thermique de l’aube dans cette région. La première cavité de bord de fuite 80 présente une extrémité côté pied d'aube 80A fermée, et une extrémité côté sommet 80B également fermée. La première cavité de bord de fuite 80 est ainsi configurée pour recevoir une partie au moins du flux d'air arrière F3 et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la première cavité de bord de fuite 80 par des cinquièmes orifices de sortie, constitués par certaines des fentes 74.
Une deuxième cavité de bord de fuite 82, disposée du côté du pied d'aube 32, est séparée de la cavité arrière 70 par une portion pleine de la sixième paroi interne 84, et est configurée pour collecter un autre flux d'air arrière F4 directement depuis l'entrée d'air 48 et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la deuxième cavité de bord de fuite 82 par des sixièmes orifices de sortie, constitués par d'autres fentes 74. La deuxième cavité de bord de fuite 82 présente ainsi une extrémité côté pied d'aube 82A raccordée à l'entrée d'air 48, et une extrémité côté sommet 82B fermée.
L'aube 30 peut être réalisée par moulage, de manière connue en soi.
À cet effet, un kit de moulage pour la fabrication d'une aube selon l’invention comprend un ensemble de noyaux configurés pour former respectivement les différentes cavités de la pale.
Un tel ensemble de noyaux, visible sur la figure 6, comporte ainsi un noyau principal NI en forme de serpentin (visible plus clairement sur la figure 7) ayant la forme de la cavité principale 50, un noyau latéral N2 ayant la forme de la cavité latérale 54, un noyau de bord d'attaque N3 ayant la forme de la cavité de bord d'attaque 60, un noyau arrière N4 ayant la forme de la cavité arrière 70, un premier noyau de bord de fuite N4 ayant la forme de la première cavité de bord de fuite 80, et un deuxième noyau de bord de fuite N5 ayant la forme de la deuxième cavité de bord de fuite 82.
En fonctionnement, le flux d'air principal Fl (figure 5) pénètre dans la partie côté bord de fuite 50A de la cavité principale 50 par son extrémité côté pied d'aube 50A1, et circule radialement vers l'extérieur jusqu'au premier raccord 50D, puis pénètre dans la partie intermédiaire 50B et circule radialement vers l'intérieur dans celle-ci, jusqu'au second raccord 50E. Le flux d'air principal Fl remonte ensuite radialement vers l'extérieur dans la partie côté bord d'attaque 50C et pénètre dans les orifices de refroidissement par impact 64 (ou premiers orifices de sortie), dont il ressort sous la forme de jets d'impact FIA au sein de la cavité de bord d'attaque 60. Le flux d'air principal Fl s'échappe finalement de l'aube en passant par les troisièmes orifices de sortie 66 proches du bord d'attaque 44.
Le flux d'air principal Fl permet ainsi un refroidissement de la paroi d'extrados 42 par sa circulation le long des trois parties 50A, 50B, 50C de la cavité principale, ainsi qu'un refroidissement par impact des parois 40 et 42 de la pale au niveau du bord d'attaque 44, en prenant la forme d'une pluralité de jets d'impact FIA en sortie des orifices de refroidissement par impact 64.
Par ailleurs, le flux d'air latéral F2 (figure 4) pénètre dans la cavité latérale 54 par l'extrémité côté pied d'aube 54A de celle-ci, puis ce flux circule radialement vers l'extérieur et se répartit dans les deuxièmes orifices de sortie 56 (figure 2) de manière à s'échapper de la pale 34. Le flux d'air latéral F2 permet de refroidir la première paroi interne 52 et permet ainsi de former un écran thermique entre la paroi d'intrados 40 et la cavité principale 50, contribuant à ce que le flux d'air principal Fl demeure relativement frais lorsqu'il atteint les orifices de refroidissement par impact 64.
De ce fait, l'invention permet de limiter le débit nécessaire en ce qui concerne le flux d'air principal Fl, tout en garantissant un refroidissement optimal de la paroi d'extrados 42 et de la région des parois d'intrados 40 et d'extrados 42 proche du bord d'attaque 44, par le flux d'air principal Fl, ainsi qu'un refroidissement optimal de la paroi d'intrados 40 par le flux d'air latéral F2.
En outre, le flux d'air arrière F3 (figure 4) pénètre dans la cavité arrière 70 par l'extrémité côté pied d'aube 70A de celle-ci, puis ce flux circule radialement vers l'extérieur et se répartit dans les différents orifices calibrés 86 (ou quatrièmes orifices de sortie) par lesquels ce flux pénètre dans la première cavité de bord de fuite 80. Le flux d'air arrière F3 s'échappe ensuite de la pale en passant au travers des fentes 74 ou cinquièmes orifices de sortie (figure 3) communiquant avec la première cavité de bord de fuite 80.
L'autre flux d'air arrière F4 pénètre dans la deuxième cavité de bord de fuite 82 par l'extrémité côté pied d'aube 82A de celle-ci, et circule radialement vers l'extérieur de manière à se répartir dans les fentes 74 ou sixièmes orifices de sortie communiquant avec la deuxième cavité de bord de fuite 82, puis à s'échapper ainsi de la pale 34.
D'autres configurations de l'aube 30 sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention défini par le jeu de revendications annexées.
Par exemple, l'aube 30 peut comporter trois parties intermédiaires reliées en série de manière à former elles-mêmes un serpentin raccordant la partie côté bord de fuite 50A à la partie côté bord d'attaque 50C. Dans ce cas, une partie intermédiaire médiane parmi ces trois parties intermédiaires peut être raccordée à l'entrée d'air 48 à l'instar de la partie côté bord de fuite 50A, de manière à améliorer la maîtrise de réchauffement du flux d'air circulant dans le serpentin. Le raccordement de la partie intermédiaire médiane à l'entrée d'air 48 est de préférence configuré pour laisser passer un débit d'air supérieur au débit du raccordement de la partie côté bord de fuite 50A à l'entrée d'air 48.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Aube (30) pour turbine de turbomachine d'aéronef, comprenant un pied d'aube (32) comprenant au moins une entrée d'air (48), et une pale (34) portée par le pied d'aube et s'étendant selon une direction d'envergure (WS) de l'aube en se terminant par un sommet (35) de l'aube, la pale (34) présentant une paroi d'intrados (40), et une paroi d'extrados (42) raccordée à la paroi d'intrados au niveau d'un bord d'attaque (44) et d'un bord de fuite (46) de la pale, et la pale (34) comprenant :
    - une cavité principale (50) configurée pour collecter un flux d'air principal (Fl) depuis l'entrée d'air (48) et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité principale (50) par des premiers orifices de sortie (64), et
    - une cavité latérale (54) interposée entre la cavité principale (50) et la paroi d'intrados (40) en étant séparée de la cavité principale, la cavité latérale (54) étant configurée pour collecter un flux d'air latéral (F2) depuis l'entrée d'air (48) et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité latérale (54) par des deuxièmes orifices de sortie (56), l'aube étant caractérisée en ce que la cavité principale (50) comporte au moins trois parties (50A, 50B, 50C) reliées les unes aux autres bout-à-bout de manière à former un serpentin, la cavité latérale (54) étant interposée entre chacune des parties (50A, 50B, 50C) et la paroi d'intrados (40).
  2. 2. Aube selon la revendication 1, dans laquelle l'épaisseur moyenne de la cavité latérale (54) est inférieure au tiers de l'épaisseur moyenne de la cavité principale (50).
  3. 3. Aube selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle :
    - la pale (34) comprend en outre une cavité de bord d'attaque (60) adjacente au bord d'attaque (44) et séparée de l'entrée d'air (48),
    - les parties de la cavité principale (50) comprennent une partie côté bord de fuite (50A) raccordée à l'entrée d'air (48), une partie côté bord d'attaque (50C) raccordée à la cavité de bord d'attaque (60) par les premiers orifices de sortie (64) de manière à alimenter la cavité de bord d'attaque (60) en air de refroidissement, et au moins une partie intermédiaire (50B) reliant la partie côté bord de fuite (50A) à la partie côté bord d'attaque (50C), et
    - la pale (34) comporte des troisièmes orifices de sortie (66) par lesquels la cavité de bord d'attaque (60) communique avec l'extérieur de l'aube.
  4. 4. Aube selon la revendication 3, dans laquelle les premiers orifices de sortie (64) sont des orifices de refroidissement par impact.
  5. 5. Aube selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la pale (34) comprend en outre une cavité arrière (70), séparée de la cavité principale (50) et de la cavité latérale (54), et configurée pour collecter un flux d'air arrière (F3) depuis l'entrée d'air (48) et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la cavité arrière (70) par des quatrièmes orifices de sortie (86).
  6. 6. Aube selon la revendication 5, dans laquelle la pale (34) comprend en outre une première cavité de bord de fuite (80) qui est :
    - adjacente au bord de fuite (46),
    - séparée de l'entrée d'air (48), et
    - raccordée à la cavité arrière (70) par les quatrièmes orifices de sortie (86) de manière à recevoir une partie au moins du flux d'air arrière (F3) et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la première cavité de bord de fuite (80) par des cinquièmes orifices de sortie (74).
  7. 7. Aube selon la revendication 6, dans laquelle la pale (34) comporte en outre une deuxième cavité de bord de fuite (82) qui est :
    - adjacente au bord de fuite (46),
    - adjacente à la première cavité de bord de fuite (80) selon la direction d'envergure (WS),
    - séparée de la cavité arrière (70),
    - configurée pour collecter un autre flux d'air arrière (F4) depuis l'entrée d'air (48) et le faire circuler dans la pale et s'échapper de la deuxième cavité de bord de fuite (82) par des sixièmes orifices de sortie (74).
  8. 8. Turbine (20) pour turbomachine d'aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un disque rotatif muni d'aubes (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. 9. Turbomachine (10) pour aéronef, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une turbine (20) selon la revendication 8.
  10. 10. Kit de moulage pour la fabrication d'une aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de noyaux (NI, N2) configurés pour former au moins la cavité principale (50) et la cavité latérale (54) de la pale.
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