FR3107917A1

FR3107917A1 - Carter de roue mobile pour turbomachine

Info

Publication number: FR3107917A1
Application number: FR2002187A
Authority: FR
Inventors: Pierre Michel MARTIN Simon; Henri Joseph Riera William; Yung TANG Etienne
Original assignee: Safran SA
Current assignee: Safran SA
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: FR3107917B1

Abstract

Carter de roue mobile pour turbomachine Le présent exposé concerne un carter de roue mobile pour turbomachine, comprenant une surface interne cylindrique, et au moins un canal de recirculation (42), chaque canal de recirculation (42) s’étendant entre un orifice de prélèvement (43), s’ouvrant dans une zone de prélèvement de la surface interne, et un orifice de réinjection (44), s’ouvrant dans une zone de réinjection de la surface interne située axialement en amont par rapport à la zone de prélèvement, dans lequel l’extension circonférentielle de la zone de réinjection est inférieure à 270°. Figure pour l’abrégé : Fig. 6.

Description

Carter de roue mobile pour turbomachine

Le présent exposé concerne un carter de roue mobile pour turbomachine. Un tel carter est tout particulièrement adapté pour les roues mobiles susceptibles de subir des distorsions de flux incidents: il est donc notamment adapté pour les soufflantes aéronautiques.

Une application particulièrement intéressante est celle des turboréacteurs intégrés au fuselage d’un aéronef. Toutefois, le présent exposé n’est aucunement limité à cette application: un tel carter peut en effet équiper n’importe quel type de turbomachine dans le domaine de l’aviation.

Afin de réduire la consommation de carburant et d’améliorer le rendement propulsif des turboréacteurs, de nouvelles configurations d’aéronefs ont été imaginées dans lesquelles les turboréacteurs sont intégrés, au moins partiellement, dans le fuselage de l’aéronef. Une telle configuration permet en effet aux turboréacteurs d’ingérer une partie de la couche limite générée par le fuselage.

La figure 1A représente un exemple d’aéronef 1 de ce type. Cet aéronef 1 possède deux turboréacteurs 10 positionnés sous les ailes 2 de manière conventionnelle ainsi qu’un troisième turboréacteur 10’ positionné à la base de l’empennage 3 de l’aéronef 1: ce troisième turboréacteur 10’ est partiellement intégré dans le fuselage 4; plus précisément, le fuselage 4 forme la partie inférieure de la nacelle 11’ de ce turboréacteur 10’.

Toutefois, un inconvénient de ce type de configuration est qu’elle entraîne de fortes distorsions en entrée du turboréacteur intégré 10’. Une portion du plan d’entrée du turboréacteur, illustrée par la zone grisée 12 de la figure 1B, est occupée par du fluide venant de la couche limite du fuselage, dont la vitesse est inférieure au reste de l’écoulement sur ce plan. Cela caractérise une distorsion en entrée du turboréacteur.

Un turboréacteur classique 10, monté sous aile par exemple, peut également subir de telles distorsions dans certaines situations, et notamment en cas de fort vent de travers. La figure 2A illustre une telle situation: «on note que l’incidence élevée de l’écoulement engendre un décollement sur la nacelle du côté par lequel arrive le vent, qui forme une zone de recirculation et de basses vitesses 13 en entrée du turboréacteur. Cette zone n’occupe qu’une partie du plan d’entrée du turboréacteur, représentée par la zone grisée 14 de la figure 2B, ce qui caractérise une distorsion. En cas de fort vent de travers ou arrière, l’aéronef peut alors être interdit de décollage car la soufflante n’est pas dimensionnée pour accepter de telles distorsions.

Les figures 3 et 4 permettent en effet d’expliquer l’impact négatif de ces distorsions sur le fonctionnement de la soufflante. La figure 3 représente ainsi sur une vue aubes-à-aubes, c’est-à-dire une représentation «dépliée» d’une coupe cylindrique dont l’axe est confondu avec l’axe moteur, l’écoulement de l’air le long des aubes de soufflante 15 dans une zone A dans laquelle l’écoulement est nominal (la vitesse incidente v est nominale) et dans une zone B dans laquelle l’écoulement est perturbé (la vitesse incidente v est réduite). Dans le cas illustré, les aubes de soufflante 15 tournent dans le sens horaire, ce qui leur confère, dans le plan considéré, une vitesse tangentielle u. En conséquence, le triangle des vitesses, représenté sur la figure 3, révèle une vitesse relative w de l’écoulement par rapport aux aubes 15.

L’orientation du bord d’attaque des aubes de soufflante 15 est réglée pour correspondre sensiblement à la direction de cette vitesse relative w dans les conditions nominales d’écoulement (zone A): ceci assure un écoulement régulier de part et d’autre des aubes 15. En revanche, lorsque la vitesse incidente v de l’écoulement est réduite, en raison de distorsions par exemple (zone B), on constate que cette vitesse relative w s’incline beaucoup plus par rapport à l’orientation du bord d’attaque des aubes 15: en conséquence, l’écoulement n’est plus adapté en incidence, ce qui peut générer des décollements 16 du côté extrados des aubes 15.

La figure 4 illustre la traduction concrète de ce phénomène sur l’opérabilité du turboréacteur. Cette figure représente le débit ṁ de l’écoulement en abscisse et le taux de compression π de la soufflante en ordonnée. Les lignes 16 représentent des lignes iso-vitesse correspondant aux points de fonctionnement de la soufflante pour une vitesse de rotation donnée, en fonction du vannage de la soufflante; la ligne 17 représente pour sa part la ligne de fonctionnement de la soufflante correspondant aux points de fonctionnement de la soufflante pour un vannage donnée, en fonction de la vitesse de rotation. En conséquence, le point 18 est le point de fonctionnement de la soufflante pour une vitesse de rotation et un vannage donnés. La ligne pointillée 19 représente pour sa part la limite d’opérabilité au-delà de laquelle la soufflante entre en pompage, phénomène destructeur pour le turboréacteur.

Lorsque l’écoulement incident est bien régulier, le point de fonctionnement 18 est unique et positionné à une distance de sécurité de la limite d’opérabilité 19, appelée marge de pompage. En revanche, lorsque l’écoulement est perturbé, plusieurs points de fonctionnement apparaissent selon les conditions localement rencontrées par la soufflante: ces points de fonctionnement peuvent alors connaitre des excursions, représentées par la trajectoire 18’, susceptibles de se rapprocher voire de dépasser la limite d’opérabilité 19.

Afin d’augmenter la marge de pompage, c'est-à-dire la distance de sécurité entre le point de fonctionnement 18 et la limité d’opérabilité 19, il a été proposé par le passé de doter les carters de soufflante de fentes axiales pratiquées en vis-à-vis des aubes de soufflante sur toute la circonférence de la surface interne du carter.

Toutefois, si de telles fentes permettent effectivement d’élargir la plage de fonctionnement de la soufflante, elles entraînent également des pertes substantielles de rendement.

Il existe donc un réel besoin pour un carter de roue mobile pour une turbomachine qui soit dépourvu, au moins en partie, des inconvénients inhérents aux configurations connues précitées.

Le présent exposé concerne un carter de roue mobile pour turbomachine, comprenant une surface interne de révolution, et au moins un canal de recirculation, chaque canal de recirculation s’étendant entre un orifice de prélèvement, s’ouvrant dans une zone de prélèvement de la surface interne, et un orifice de réinjection, s’ouvrant dans une zone de réinjection de la surface interne située axialement en amont par rapport à la zone de prélèvement,
dans lequel l’extension circonférentielle de la zone de prélèvement est inférieure à 270°.

Grâce à un tel canal de recirculation, il est possible de réinjecter une partie de l’air ayant déjà traversé la roue mobile en amont de cette dernière, à l’aide d’un véritable canal, séparé de la veine de la roue mobile, et non d’une simple fente pratiquée dans la surface interne. En conséquence, on augmente la vitesse incidente de l’écoulement, ce qui permet de rectifier l’inclinaison de la vitesse relative et donc de réduire les perturbations au niveau des aubes de la roue. Les excursions des points de fonctionnement de la roue sont alors réduites, ce qui permet d’assurer une marge de pompage satisfaisante. L’opérabilité de la roue mobile est ainsi améliorée.

Par ailleurs, comme la zone de prélèvement ne s’étend pas sur toute la circonférence de la surface interne du carter, on limite les pertes de rendement possiblement engendrées par les canaux de prélèvement.

Ainsi, en fonction du type de turbomachine, et notamment de son intégration sur l’aéronef, priorité pourra être donnée au traitement de telle ou telle zone du carter.

Dès lors, un tel carter permet d’élargir fortement la plage d’opérabilité de la turbomachine tout en garantissant un rendement satisfaisant en concentrant la recirculation du flux uniquement dans les zones les plus affectées par les distorsions aérodynamiques.

Dans certains modes de réalisation, l’extension circonférentielle de la zone de prélèvement est inférieure à 180°, de préférence inférieure à 120°, de préférence encore inférieure à 90°. On entend par «zone de prélèvement» la bande délimitée circonférentiellement entre le premier et le dernier orifice de prélèvement et axialement entre l’extrémité avant de l’orifice de prélèvement le plus avant et l’extrémité arrière de l’orifice de prélèvement le plus arrière. De même, on entend par «zone de réinjection» la bande délimitée circonférentiellement entre le premier et le dernier orifice de réinjection et axialement entre l’extrémité avant de l’orifice de réinjection le plus avant et l’extrémité arrière de l’orifice de réinjection le plus arrière. Plus on réduit l’extension circonférentielle de la zone de prélèvement et/ou de la zone de réinjection, plus on réduit l’impact de cette dernière sur le rendement de la roue mobile. Ainsi, de préférence, l’extension circonférentielle de la zone de prélèvement correspondra sensiblement à l’extension circonférentielle de la zone de la roue mobile subissant les plus fortes distorsions.

Dans certains modes de réalisation, l’extension circonférentielle de la zone de prélèvement est inférieure à l’extension circonférentielle de la zone de réinjection.

Dans certains modes de réalisation, le carter comprend une pluralité de canaux de recirculation.

Dans certains modes de réalisation, le nombre de canaux de recirculation est compris entre 1 et 10 par aube de rotor. Un tel nombre réduit de canaux est suffisant pour traiter la majeure partie des distorsions tout en limitant l’impact sur le rendement de la roue mobile.

Dans certains modes de réalisation, l’orifice de réinjection d’au moins un canal de recirculation, et de préférence chaque canal de recirculation, est décalé circonférentiellement par rapport à l’orifice de prélèvement de ce même canal de recirculation. Ceci permet de prélever de l’air dans une zone à vitesse incidente plus élevée pour la réinjecter dans une zone à vitesse incidente moins élevée: le rehaussement de la vitesse incidente est ainsi plus efficace. Ceci permet également d’ajouter une composante circonférentielle à la vitesse incidente, ce qui permet de rectifier encore un peu plus l’inclinaison de la vitesse relative.

Dans certains modes de réalisation, ce décalage circonférentiel est opéré dans le sens opposé au sens de rotation de la roue.

Dans certains modes de réalisation le décalage circonférentiel entre l’orifice de réinjection et l’orifice de prélèvement d’un même canal est compris entre 1° et la valeur de l’extension circonférentielle de la zone de réinjection. De préférence, ce décalage circonférentiel est compris entre 5° et 30°.

Dans certains modes de réalisation, tous les orifices de prélèvement sont alignés circonférentiellement.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de prélèvement, de préférence chaque orifice de prélèvement, possède une géométrie de quadrilatère, de préférence sensiblement rectangulaire. Néanmoins, les orifices de prélèvement pourraient avoir toute autre forme, et notamment des formes circulaires, oblongues ou triangulaires.

Dans certains modes de réalisation, tous les orifices de prélèvement ont la même géométrie.

Dans certains modes de réalisation, le ratio de la surface cumulée des orifices de prélèvement sur la surface totale de la zone de prélèvement est compris entre 20 et 80%, de préférence comprise entre 45 et 70%. En dessous de 20%, les gains en opérabilité sont peu sensibles; au-dessus de 80% les pertes de rendement deviennent trop importantes.

Dans certains modes de réalisation, tous les orifices de réinjection sont alignés circonférentiellement.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de réinjection, de préférence chaque orifice de réinjection, possède une géométrie de quadrilatère, de préférence sensiblement rectangulaire. Néanmoins, les orifices de réinjection pourraient avoir toute autre forme, et notamment des formes circulaires, oblongues ou triangulaires.

Dans certains modes de réalisation, tous les orifices de réinjection ont la même géométrie.

Dans certains modes de réalisation, le ratio de la surface cumulée des orifices de réinjection sur la surface totale de la zone de réinjection est compris entre 20 et 80%, de préférence comprise entre 30 et 55 %. En dessous de 20 %, les gains en opérabilité sont peu sensibles; au-dessus de 80% les pertes de rendement deviennent trop importantes.

Dans certains modes de réalisation, la surface de l’orifice de réinjection d’au moins un canal de recirculation, de préférence de chaque canal de recirculation, est inférieure à la surface de l’orifice de prélèvement de ce même canal de recirculation. Ceci permet d’augmenter la vitesse de l’air au sein du canal de recirculation et donc d’augmenter encore un peu plus la vitesse incidente.

Dans certains modes de réalisation, le ratio de la surface cumulée des orifices de réinjection sur la surface totale de la zone de réinjection est inférieur au ratio de la surface cumulée des orifices de prélèvement sur la surface totale de la zone de prélèvement.

Dans certains modes de réalisation, au moins un canal de recirculation, de préférence chaque canal de recirculation, comporte un dispositif de fermeture configuré pour obstruer le canal de recirculation lorsqu’il est activé. De cette manière, il est possible de désactiver cette recirculation lorsque cette dernière n’est pas utile, par exemple en l’absence de vent de travers ou lorsqu’il n’y a pas de risque d’opérabilité (en régime de croisière par exemple). Ceci permet alors d’augmenter le rendement de la roue mobile. Il est également envisageable d’ouvrir certains canaux de recirculation et d’en fermer d’autres, sélectivement et en temps réel, en fonction des distorsions effectivement subies par la roue mobile: ceci permet de s’adapter aux conditions météorologies réelles, comme le vent de travers, pour optimiser le rendement.

Dans certains modes de réalisation, le dispositif de fermeture est configuré pour être désactivé par défaut, en l’absence de sollicitation ou en cas de panne. De cette manière, on donne priorité à l’opérabilité plutôt qu’au rendement en situation d’urgence, lorsque les risques de décrochage sont plus importants.

Dans certains modes de réalisation, le dispositif de fermeture est prévu dans un tronçon médian du canal de recirculation. On entend par «tronçon médian» un tronçon situé dans le tiers médian du canal de recirculation. De cette manière, on obtient deux cavités découplées qui peuvent continuer à jouer un rôle partiel de gain d’opérabilité.

Dans certains modes de réalisation, le dispositif de fermeture est prévu à proximité de l’orifice de prélèvement. On entend par «à proximité de l’orifice de prélèvement» une position située à moins de 3 cm, de préférence à moins de 1 cm, de l’orifice de prélèvement. De cette manière, on obtient une cavité prévue à proximité du bord de fuite des aubes de la roue, cette cavité pouvant continuer à jouer un rôle partiel de gain d’opérabilité.

Carter selon, dans lequel le dispositif de fermeture est prévu à proximité de l’orifice de réinjection. On entend par «à proximité de l’orifice de réinjection» une position située à moins de 3 cm, de préférence à moins de 1 cm, de l’orifice de réinjection. De cette manière, on obtient une cavité prévue à proximité du bord d’attaque des aubes de la roue, cette cavité pouvant continuer à jouer un rôle partiel de gain d’opérabilité.

Dans certains modes de réalisation, au moins un dispositif de fermeture est une électrovanne.

Dans certains modes de réalisation, au moins un canal de recirculation est muni d’au moins deux orifices de prélèvement. Ceci permet de prélever de l’air dans une zone plus importante, de manière à limiter l’impact de ce prélèvement sur le rendement de la roue mobile.

Dans certains modes de réalisation, au moins un canal de recirculation est muni d’au moins deux orifices de réinjection. Grâce à une telle configuration, il est possible de réaliser des micro-éjections qui, à surface de réinjection égale, peuvent être utile pour limiter l’étendue du prélèvement à la périphérie des zones où il y a une distorsion, et donc où cette distorsion est faible.

Dans certains modes de réalisation, tous les canaux de recirculation sont identiques.

Dans certains modes de réalisation, la roue mobile est une soufflante. En effet, il s’agit de la roue la plus exposée aux fluctuations du débit incident et donc à l’apparition de distorsions.

Dans certains modes de réalisation, la roue mobile est une roue de compresseur basse-pression ou une roue de compresseur haute-pression.

Le présent exposé concerne également un module de turbomachine, comprenant un carter selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents et une roue mobile, munie d’une pluralité d’aubes, tournant à l’intérieur du carter.

Dans certains modes de réalisation, la zone de réinjection est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,5.Cx en avant du bord d’attaque des aubes et un niveau situé à 0,2.Cx en arrière du bord d’attaque des aubes, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter. La corde axiale du profil d’une aube est la projection de la corde de ce profil sur l’axe de rotation de la roue dont l’aube fait partie. On comprend bien que le zone de réinjection s’inscrit dans cette bande et peut donc être plus petite que cette bande; en particulier, alors que la bande est annulaire et s’étend donc sur toute la circonférence du carter, la zone de réinjection ne s’étend pas sur toute sa circonférence.

Dans certains modes de réalisation, la zone de réinjection est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,4.Cx en avant du bord d’attaque des aubes et un niveau situé à 0,05.Cx en arrière du bord d’attaque des aubes. Cette plage résulte d’un bon compromis entre l’intérêt de réaliser la réinjection le plus possible en amont du bord d’attaqued’une part et les contraintes d’intégration de cette zone de réinjection d’autre part.

Dans certains modes de réalisation, au moins une portion de la zone de réinjection est située en avant du bord d’attaque des aubes.

Dans certains modes de réalisation, la zone de réinjection est située à cheval sur le bord d’attaque des aubes.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de réinjection, de préférence chaque orifice de réinjection, possède une longueur axiale comprise entre 0,05.Cx et 0,5.Cx, de préférence entre 0,2.Cx et 0,5Cx, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de réinjection, de préférence chaque orifice de réinjection, possède une largeur circonférentielle comprise entre 0,05.Cx et 0,5.Cx, de préférence entre 0,1.Cx et 0,3.Cx, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter.

Dans certains modes de réalisation, la zone de prélèvement est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,8.Cx en avant du bord de fuite des aubes et un niveau situé à 0,5.Cx en arrière du bord de fuite des aubes, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter. Ici encore, on comprend bien que le zone de prélèvement s’inscrit dans cette bande et peut donc être plus petite que cette bande; en particulier, alors que la bande est annulaire et s’étend donc sur toute la circonférence du carter, la zone de prélèvement ne s’étend pas sur toute sa circonférence.

Dans certains modes de réalisation, la zone de prélèvement est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,05.Cx en avant du bord de fuite des aubes et un niveau situé à 0,3.Cx en arrière du bord de fuite des aubes. Cette plage résulte d’un bon compromis entre l’intérêt de réaliser le prélèvement en aval du bord de fuite pour ne pas modifier le comportement aérodynamique du profil d’une part et les contraintes d’intégration de cette zone de prélèvement d’autre part.

Dans certains modes de réalisation, au moins une portion de la zone de prélèvement est située en arrière du bord de fuite des aubes.

Dans certains modes de réalisation, la zone de prélèvement est située à cheval sur le bord de fuite des aubes.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de prélèvement, de préférence chaque orifice de prélèvement, possède une longueur axiale comprise entre 0,1.Cx et 0,6.Cx, de préférence entre 0,2.Cx et 0,6.Cx, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter.

Dans certains modes de réalisation, au moins un orifice de prélèvement, de préférence chaque orifice de prélèvement, possède une largeur circonférentielle comprise entre 0,1.Cx et 0,6.Cx, de préférence entre 0,1.Cx et 0,3.Cx, où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter.

Dans certains modes de réalisation, la surface interne est cylindrique. Elle peut également être tronconique ou encore être une portion de sphère éventuellement écrasée.

Le présent exposé concerne également une turbomachine, comprenant au moins un module selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.

Le présent exposé concerne également un aéronef, comprenant un fuselage et une turbomachine selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents intégrée dans le fuselage.

Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial », «circonférentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à l’axe principal de la turbomachine ; on entend par « plan axial » un plan passant par l’axe principal de la turbomachine et par « plan radial » un plan perpendiculaire à cet axe principal ; les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation de l’air dans la turbomachine; enfin le côté «avant» du carter correspond à son côté amont tandis que son côté «arrière» correspond à son côté aval.

Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du carter, du module de turbomachine et de la turbomachine proposés. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés.

Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l’exposé.

Sur ces dessins, d’une figure à l’autre, des éléments (ou parties d’élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. En outre, des éléments (ou parties d'élément) appartenant à des exemples de réalisation différents mais ayant une fonction analogue sont repérés sur les figures par des références numériques incrémentées de 100, 200, etc.

La figure 1A est une vue d’un aéronef.

La figure 1B est une vue selon la flèche 1B de la figure 1.

La figure 2A est une vue agrandie de la zone 2A de la figure 1.

La figure 2B est une vue selon la flèche 2B de la figure 2A.

La figure 3 est un schéma illustrant l’écoulement de l’air de long des aubes d’une soufflante sur une vue aubes-à-aubes.

La figure 4 est un graphe représentant les points de fonctionnement d’une telle soufflante.

La figure 5 est une vue en coupe axiale d’une turbomachine selon l’exposé.

La figure 6 est une vue en perspective d’un premier exemple de module de soufflante.

La figure 7 est une vue en coupe axiale de ce module de soufflante.

La figure 8 est une vue en plan d’un deuxième exemple de module de soufflante.

Afin de rendre plus concret l’exposé, un exemple de turbomachine est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.

La figure 5 représente, en coupe selon un plan vertical passant par son axe principal A, un turboréacteur à double flux 20 selon l’exposé. Il comporte, d’amont en aval selon la circulation du flux d’air, un module de soufflante 30, un compresseur basse pression 21, un compresseur haute pression 22, une chambre de combustion 23, une turbine haute pression 24, et une turbine basse pression 24.

La figure 6 illustre plus en détail le module de soufflante 30. Il comprend une roue de soufflante 31, incluant une pluralité d’aubes de soufflante 32 s’étendant radialement depuis un moyeu 33. La roue de soufflante 32 est entraînée en rotation autour de l’axe principal A de la turbomachine 20. Le module de soufflante 30 comprend également un carter de soufflante 40, annulaire, entourant la roue de soufflante 32. Un élément de nacelle 35 est rapporté autour et sur le devant du carter de soufflante 34 afin de former l’entrée d’air 36 de la turbomachine 20.

Comme cela est mieux visible sur la figure 7, les aubes de soufflante 32 s’étendent jusqu’à affleurer la surface interne 41 du carter de soufflante 40.

Le carter de soufflante 40 comprend des canaux de recirculation 42 s’étendant entre un orifice de prélèvement 43, situé en arrière des aubes 32, et un orifice de réinjection 44, situé en avant des aubes 32. Ces canaux de recirculation 42 permettent de prélever une portion de l’air ayant traversé la soufflante 31 et ayant donc été accéléré par cette dernière pour la réinjecter en amont de la soufflante 31. Une électrovanne 45 est prévue au sein de chaque canal de recirculation 42 afin de les obstruer sélectivement sur commande.

Comme cela est visible sur la figure 6, ces canaux de recirculation 42 ne sont prévus que sur un secteur angulaire donné du carter 40, ici sur 180°.

La figure 8 illustre un deuxième exemple de module de soufflante 130. Dans le premier exemple, les canaux de recirculation 42 s’étendaient axialement; dans ce deuxième exemple, les canaux de recirculation 142 sont inclinés par rapport à la direction axiale. Ainsi, dans ce deuxième exemple, l’orifice de réinjection 144 d’un canal de recirculation 142 est décalé circonférentiellement par rapport à son orifice de prélèvement 143. Ce décalage circonférentiel Δθ peut varier en fonction du nombre d’aubes constituant la roue: par exemple, dans une roue comprenant 60 aubes, ce décalage circonférentiel Δθ peut être égal à 12°; dans une roue comprenant 15 aubes, ce décalage circonférentiel Δθ peut être égal à 46°.

La figure 8 permet également de décrire plus en détail le positionnement des orifices de prélèvement 143 et de réinjection 144.

Tous les orifices de prélèvement 143 sont alignés circonférentiellement de manière à former une zone de prélèvement 153. Cette zone de prélèvement 153 s’étend sur un secteur angulaire θp. Ce secteur angulaire θp peut varier en fonction du nombre d’aubes constituant la roue: par exemple, dans une roue comprenant 60 aubes, ce secteur angulaire θp peut être égal à 6°; dans une roue comprenant 15 aubes, ce secteur angulaire θp peut être égal à 23°. La zone de prélèvement 153 se situe à cheval sur le bord de fuite 132f des aubes 132: son extrémité arrière se situe à une distance axiale p1 en arrière du bord de fuite 132f des aubes 132 tandis que son extrémité avant se situe à une distance axiale p2 en avant du bord de fuite 132f des aubes 132. Dans le présent exemple, les distances axiales p1 et p2 valent respectivement 0,15.Cx et 0,35.Cx, où Cx est la corde axiale du profil des aubes 132 qui est le plus proche du carter, autrement dit leur longueur dans la direction axiale.

Chaque orifice de prélèvement 143 est identique: ils possèdent chacun une longueur p3, égale ici à 0,5.C, et une largeur p4, égale ici à 0,25.Cx. Le ratio de la surface cumulée des orifices de prélèvement 143 sur la surface totale de la zone de prélèvement 153 est ici égal à 80%.

Tous les orifices de réinjection 144 sont alignés circonférentiellement de manière à former une zone de réinjection 154. Cette zone de réinjection 154 s’étend sur un secteur angulaire θr. Ce secteur angulaire θr peut varier en fonction du nombre d’aubes constituant la roue: par exemple, dans une roue comprenant 60 aubes, ce secteur angulaire θr peut être égal à 6°; dans une roue comprenant 15 aubes, ce secteur angulaire θr peut être égal à 23°. La zone de réinjection 154 se situe à cheval sur le bord d’attaque 132a des aubes 132: son extrémité avant se situe à une distance axiale r1 en avant du bord d’attaque 132a des aubes 132 tandis que son extrémité arrière se situe à une distance axiale r2 en arrière du bord d’attaque 132a des aubes 132. Dans le présent exemple, les distances axiales r1 et r2 valent respectivement 0,35.Cx et 0,1.Cx.

Chaque orifice de réinjection 144 est identique: ils possèdent chacun une longueur r3, égale ici à 0,45.Cx, et une largeur r4, égale ici à 0,2.Cx. Le ratio de la surface cumulée des orifices de prélèvement 143 sur la surface totale de la zone de prélèvement 153 est ici égal à 60%.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

Carter de roue mobile pour turbomachine, comprenant
une surface interne (41) de révolution, et
au moins un canal de recirculation (42), chaque canal de recirculation (42) s’étendant entre un orifice de prélèvement (43), s’ouvrant dans une zone de prélèvement de la surface interne (41), et un orifice de réinjection (44), s’ouvrant dans une zone de réinjection de la surface interne (41) située axialement en amont par rapport à la zone de prélèvement,
dans lequel l’extension circonférentielle de la zone de réinjection est inférieure à 270°.
Carter selon la revendication 1, dans lequel l’orifice de réinjection (144) d’au moins un canal de recirculation (142), et de préférence chaque canal de recirculation (142), est décalé circonférentiellement par rapport à l’orifice de prélèvement (143) de ce même canal de recirculation (142).
Carter selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ratio de la surface cumulée des orifices de prélèvement (143) sur la surface totale de la zone de prélèvement (153) est comprise entre 20 et 80%, de préférence comprise entre 45 et 70%, et
dans lequel le ratio de la surface cumulée des orifices de réinjection (144) sur la surface totale de la zone de réinjection (154) est comprise entre 20 et 80%, de préférence comprise entre 30 et 55%.
Carter selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la surface de l’orifice de réinjection (144) d’au moins un canal de recirculation (142), de préférence de chaque canal de recirculation (142), est inférieure à la surface de l’orifice de prélèvement (143) de ce même canal de recirculation (142).
Carter selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un canal de recirculation (42), de préférence chaque canal de recirculation (42), comporte un dispositif de fermeture (45) configuré pour obstruer le canal de recirculation (42) lorsqu’il est activé.
Carter selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un canal de recirculation (42) est muni d’au moins deux orifices de prélèvement (43) et/ou d’au moins deux orifices de réinjection (44).
Carter selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la roue mobile est une soufflante (31).
Module de turbomachine, comprenant un carter (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et une roue mobile (31), munie d’une pluralité d’aubes (32), tournant à l’intérieur du carter (40).
Module selon la revendication 8, dans lequel la zone de réinjection (154) est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,5.Cx en avant du bord d’attaque (132a) des aubes (132) et un niveau situé à 0,2.Cx en arrière du bord d’attaque (132a) des aubes (132), où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter (132), et
dans lequel au moins une portion de la zone de réinjection (154) est située en avant du bord d’attaque (132a) des aubes (132).
Module selon la revendication 9, dans lequel la zone de prélèvement (153) est comprise dans une bande annulaire s’étendant axialement entre un niveau situé à 0,8.Cx en avant du bord de fuite (132f) des aubes (132) et un niveau situé à 0,5.Cx en arrière du bord de fuite (132f) des aubes (132), où Cx est la corde axiale du profil des aubes qui est le plus proche du carter (132), et
dans lequel au moins une portion de la zone de prélèvement (153) est située en arrière du bord de fuite (132f) des aubes (132).
Turbomachine, comprenant au moins un module (30) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10.
Aéronef, comprenant un fuselage (4) et une turbomachine (10’) selon la revendication 11 intégrée dans le fuselage (4).