FR3123380A1 - Bouclier de bord d'attaque amélioré - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un bouclier de bord d'attaque (26) qui comporte un corps (28) qui s'étend selon une direction radiale, une ailette d'intrados (30) et une ailette d'extrados (32) qui sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre et s'étendent selon une direction longitudinale à partir du corps (28), caractérisé en ce que un tronçon (42) de l'ailette d'extrados (32), pris selon l'étendue radiale de l'ailette d'extrados (32), consiste en un tronçon allongé qui est de longueur longitudinale supérieure à la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados (32), ainsi qu'une aube (10) comportant un tel bouclier de bord d'attaque (26) Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

Bouclier de bord d'attaque amélioré
L'invention concerne un bouclier de bord d'attaque d'aube de turbomachine adapté aux formes et dimensions complexes du bouclier de bord d'attaque
L'invention propose plus particulièrement un bouclier de bord d'attaque adapté à la protection d'un bord d'attaque d'aube de redresseur de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un bouclier de bord d'attaque pour une aube de redresseur de turbomachine a pour but de protéger l'aube contre des chocs en cas d'ingestion par la turbomachine d'éléments durs tel que de la grêle par exemple.
Un tel bouclier de bord d'attaque est notamment utilisé en association avec une aube réalisée en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres.
Le bouclier de bord d'attaque est réalisé en un matériau présentant une meilleure résistance aux impacts que le matériau composite, par exemple, le bouclier de bord d'attaque est réalisé en aluminium. Il comporte deux ailettes latérales dont chacune recouvre une partie de la face d'intrados ou de la face d'extrados et un corps reliant les deux ailettes entre elles et qui recouvre le bord d'attaque du corps de l'aube.
L'optimisation des performances du redresseur a amené à concevoir un bord d'attaque non rectiligne, c’est-à-dire qui est cintré en partie autour d'une direction transversale par rapport à un plan principal médian du corps de l'aube.
Le corps du bouclier de bord d'attaque est par conséquent lui aussi de forme non rectiligne et est cintré de façon similaire à celle du bord d'attaque.
Afin d'optimiser aussi la protection conférée par le bouclier de bord d'attaque, l'étendue longitudinale des ailettes, et en particulier de l'ailette recouvrant la face d'extrados est relativement importante, en proportion de l'étendue longitudinale du corps de l'aube.
En outre, selon un mode de réalisation connu, le bouclier de bord d'attaque est réalisé par pliage d'une plaque métallique.
Cette étendue longitudinale des ailettes combinée à la forme non rectiligne du corps du bouclier de bord d'attaque, a pour conséquence qu'à l'issue du pliage de la plaque métallique, des formes en vaguelettes risquent de se former au niveau de l'extrémité longitudinale libre des ailettes.
Ces vaguelettes présentent l'inconvénient de réduire l'efficacité de la liaison entre l'ailette considérée et la face d'intrados ou d'extrados qu'elle recouvre.
L'invention a pour but de proposer un bouclier de bord de fuite qui est conçu de façon à limiter cette formation de vaguelettes sur les ailettes.
L'invention propose un bouclier de bord d'attaque qui comporte un corps qui s'étend selon une direction radiale, une ailette d'intrados et une ailette d'extrados qui sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre et s'étendent selon une direction longitudinale à partir du corps,
caractérisé en ce que un tronçon de l'ailette d'extrados, pris selon l'étendue radiale de l'ailette d'extrados, consiste en un tronçon allongé qui est de longueur longitudinale supérieure à la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados.
De préférence, le tronçon allongé est situé à une extrémité radiale de l'ailette d'extrados. Cette extrémité est par exemple celle destinée à être située du côté d’un pied d’aube que le bouclier est destiné à protéger à son bord d’attaque. Par exemple, la longueur radiale du tronçon allongé est environ de 20% de l'étendue radiale de l'ailette d'extrados ou par exemple 25% ou 30%. Par exemple, la longueur longitudinale du tronçon allongé est environ de 3 à 4 fois supérieure à la longueur longitudinale du reste de de l'ailette d'extrados par exemple au voisinage de sa moitié de sa hauteur radiale ou de ses deux tiers de sa hauteur radiale.
De préférence, le corps du bouclier de bord d'attaque comporte au moins un tronçon cintré qui est cintré autour de la direction transversale.
De préférence, chacune de l'ailette d'intrados et de l'ailette d'extrados consiste en une bande cintrée selon un même profil que le corps du bouclier de bord d'attaque.
L'invention propose aussi une aube de turbomachine comportant un corps s'étendant selon une direction principale radiale qui est délimité par une face d'intrados, une face d'extrados, un bord d'attaque reliant la face d'intrados à la face d'extrados au niveau d'une extrémité longitudinale amont du corps et un bord de fuite reliant la face d'intrados à la face d'extrados au niveau d'une une extrémité longitudinale aval du corps, l'aube comportant en outre un bouclier de bord d'attaque selon l'invention, comportant une ailette d'intrados recouvrant en partie la face d'intrados, une ailette d'extrados recouvrant en partie la face d'extrados et un corps recouvrant le bord d'attaque,
caractérisée en ce que l'ailette d'extrados comporte un tronçon allongé possédant une longueur longitudinale supérieure au reste de l'ailette d'extrados.
De préférence, l'aube comporte un pied situé à une première extrémité radiale du corps et une tête située à une deuxième extrémité radiale du corps, caractérisée en ce que l'ailette d'extrados comporte un tronçon allongé qui est situé radialement au niveau du pied de l'aube.
De préférence, la longueur longitudinale du tronçon allongé de l'ailette d'extrados est au moins égale à 20 % de la longueur de la face d'extrados.
De préférence, la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados est au moins égale à 5% de la longueur de la face d'extrados.
De préférence, la longueur radiale du tronçon allongé est au moins égale à 17% de la hauteur radiale du corps.
La est une représentation schématique d'une aube de redresseur de turbomachine comportant un bouclier de bord d'attaque selon l'invention.
La est une vue partielle en perspective d'un bouclier de bord d'attaque réalisé selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On a représenté schématiquement à la une aube 10 de redresseur de turbomachine.
Dans la description qui va suivre, on utilisera l'orientation radiale R comme étant une direction parallèle à un axe principal de l'aube 10, qui est destiné à être perpendiculaire à l'axe principal de la turbomachine lorsque l'aube 10 est montée dans la turbomachine, la direction longitudinale L qui est une direction perpendiculaire à la direction radiale et selon laquelle l'aube est orientée, et la direction transversale qui est orientée selon l'épaisseur de l'aube 10.
L'aube 10 est destinée à être montée dans une veine de la turbomachine dans laquelle un flux d'air circule. De préférence, l'aube 10 est une aube fixe du redresseur.
L'aube 10 comporte un corps 12 radialement central, aussi appelé pale, qui présente un profil aérodynamique pour interagir avec l'air circulant dans la veine de la turbomachine, une première extrémité radiale dite tête 14, de type platine de tête, et une deuxième extrémité radiale dite de pied 16, de type platine de pied, par lesquelles l'aube 10 est fixée à un carter de la turbomachine.
Le corps 12 de l'aube 10 est délimité transversalement par une face d'intrados (non visible à la ) et une face d'extrados 20 avec lesquelles le flux d'air coopère pour être redressé. Le corps 12 comporte aussi un bord d'attaque 22 à son extrémité longitudinale amont et un bord de fuite 24 à son extrémité longitudinale aval, qui relient les extrémités longitudinales amont ou aval, respectivement de la face d'intrados et de la face d'extrados 20.
Le bord d'attaque 22 est de forme non rectiligne, il comporte un tronçon 23 qui est cintré autour de la direction transversale pour être bombé longitudinalement et/ou radialement dans un sens ou dans l'autre. Communément, on dit que le bord d'attaque 22 a une forme en trois dimensions (3D).
Ici, le tronçon cintré 23 est formé en creux, c’est-à-dire qu'il est cintré en direction du bord de fuite.
Selon un mode de réalisation préféré, le corps 12 de l'aube 10 est réalisé en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres.
Le bord d'attaque 22, ainsi que des portions longitudinalement amont de la face d'intrados et de la face d'extrados 20 sont parfois soumis à des chocs de l'aube 10 contre des éléments extérieurs durs comme de la grêle par exemple.
Le matériau constitutif du corps 12 est fragile face à ces chocs, ce qui a pour conséquence que l'aube 10 peut être rapidement endommagée et doit alors être changée à une fréquence élevée, lorsque le bord d’attaque 22 du corps 12 n'est pas protégé contre ces chocs.
Pour protéger ces parties du corps 12, l'aube 10 comporte un bouclier de bord d'attaque 26 qui recouvre le bord d'attaque 22 et qui recouvre une partie de la face d'intrados et une partie de la face d'extrados 20.
Comme on peut le voir plus en détails à la , le bouclier de bord d'attaque 26 comporte un corps 28 qui recouvre le bord d'attaque 22, une ailette d'intrados 30 qui recouvre la face d'intrados et une ailette d'extrados 32 qui recouvre la face d'extrados 20.
Le bouclier de bord d'attaque 26 a lui aussi un effet sur le flux d'air circulant dans la veine de la turbomachine, il est ainsi conformé de manière similaire au corps 12 de l'aube 10.
Par conséquent, le corps 28 du bouclier de bord d'attaque 26 est lui aussi de forme non rectiligne, il est cintré autour de la direction transversale pour être bombé longitudinalement et/ou radialement dans un sens ou dans l'autre. De préférence, la (ou les) courbure (s) du corps 28 du bouclier de bord d'attaque 26 est identique à celle (s) du bord d'attaque 22.
De même, l'ailette d'intrados 30 et l'ailette d'extrados 32 ont une forme similaire à la portion de la face d'intrados ou de la face d'extrados 20. Elles sont ainsi cintrées et bombées et ont une forme en trois dimensions.
Le bouclier de bord d'attaque 26 est réalisé à partir d'une plaque de tôle qui est mise en forme pour correspondre aux formes du corps 12 de l'aube 10.
Selon un aspect préféré du bouclier de bord d'attaque 26, la protection du corps 12 de l'aube 10 requiert qu'au moins une partie de l'ailette d'extrados 32 s'étend sur une longueur longitudinale au moins égale à 20 % de la longueur longitudinale de la face d'extrados 20.
Cette longueur longitudinale de la face d'extrados s'entend comme étant la longueur de corde de chaque section de l'aube 10 selon un plan perpendiculaire à la direction radiale R.
Cet aspect préféré du bouclier de bord d'attaque 26 permet d'offrir une protection suffisante du corps 12 de l'aube 10 contre les chocs d'éléments extérieurs ingérés par la turbomachine.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à cette définition de la longueur de l'ailette d'extrados 32, qui peut être supérieure à 20% de la longueur de corde ou bien inférieure à 20% de la longueur de corde.
Un procédé de réalisation du bouclier de bord d'attaque 26 consiste à mettre en forme une plaque de tôle plane pour obtenir une forme telle que définie précédemment. Le matériau utilisé pour former le bouclier de bord d'attaque 26 est de préférence un alliage à bas de nickel connu sous la désignation inconel 718.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce seul matériau et que le bouclier de bord d'attaque 26 peut être réalisé en tout autre matériau adapté à la protection du bord d'attaque 22 de l'aube 10.
Lors de la mise en forme d'une plaque en tôle permettant d'obtenir une forme complexe correspondant à celle de la face recouverte, et en particulier permettant d'obtenir la forme de la face d'extrados, la longueur longitudinale et l'épaisseur de la partie de la plaque de tôle destinée à former l'ailette d'extrados ont pour conséquence que des vaguelettes peuvent se former au niveau d'une portion cintrée du bord d'attaque 22.
Pour limiter la formation de ces vaguelettes, l'ailette d'extrados 32, qui est la plus susceptible de voir se former des vaguelettes, comporte un tronçon allongé 42 dont la longueur longitudinale de ce tronçon allongé 42 est supérieure à la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados 32.
Ainsi, c'est ce tronçon allongé 42 qui est d'une longueur longitudinale au moins égale à 20% de la longueur longitudinale de la face d'extrados 20.
Le reste de l'ailette d'extrados 32 possède une longueur longitudinale réduite, de préférence, le reste de l'ailette d'extrados possède une longueur longitudinale de 5% de la longueur longitudinale de la face d'extrados 20. Selon une variante de réalisation, la longueur longitudinale du tronçon allongé 42 est égale à environ trois ou quatre fois la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados.
Ce tronçon allongé 42 est situé radialement au niveau de la partie de la face d'extrados qui reçoit les chocs avec les éléments extérieurs ingérés.
De préférence, le tronçon allongé 42 est situé radialement au niveau de la deuxième extrémité radiale de pied 16 de l'aube 10.
Ici, le tronçon allongé 42 est situé à une position radiale différente de la position radiale du tronçon cintré 23 du bord d'attaque 22. Ainsi, le tronçon allongé n'a pas le cintrage autour de la direction transversale comme celle du tronçon cintré 23, ce qui limite encore la formation de vaguelettes à son extrémité longitudinale libre.
La dimension radiale du tronçon allongé 42 est au moins égale à la dimension radiale de la partie de la face d'extrados qui reçoit les chocs avec les éléments extérieurs ingérés.
Selon un mode de réalisation préféré, la longueur radiale du tronçon allongé 42 est égale à 17% de la longueur radiale du corps 12 de l'aube 10. A titre de variantes, la longueur radiale du tronçon allongé 42 est égale à 20%, 25% ou à 30% de la longueur radiale du corps 12 de l'aube 10.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à cette définition de la longueur radiale du tronçon allongé 42 de l'ailette d'extrados 32, qui peut être supérieure à 17% de la longueur radiale du corps 12 de l'aube 10.

Claims (9)

  1. Bouclier de bord d'attaque (26) qui comporte un corps (28) qui s'étend selon une direction radiale, une ailette d'intrados (30) et une ailette d'extrados (32) qui sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre et s'étendent selon une direction longitudinale à partir du corps (28),
    caractérisé en ce que un tronçon (42) de l'ailette d'extrados (32), pris selon l'étendue radiale de l'ailette d'extrados (32), consiste en un tronçon allongé qui est de longueur longitudinale supérieure à la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados (32).
  2. Bouclier de bord d'attaque (26) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon allongé (42) est situé à une extrémité radiale de l'ailette d'extrados (32).
  3. Bouclier de bord d'attaque (26) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (28) du bouclier de bord d'attaque (26) comporte au moins un tronçon cintré (23) qui est cintré autour de la direction transversale.
  4. Bouclier de bord d'attaque (26) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune de l'ailette d'intrados (30) et de l'ailette d'extrados (32) consiste en une bande cintrée selon un même profil que le corps (28) du bouclier de bord d'attaque (26).
  5. Aube (10) de turbomachine comportant un corps (12) s'étendant selon une direction principale radiale qui est délimité par une face d'intrados, une face d'extrados (20), un bord d'attaque (22) reliant la face d'intrados à la face d'extrados (20) au niveau d'une extrémité longitudinale amont du corps (12) et un bord de fuite (24) reliant la face d'intrados à la face d'extrados (20) au niveau d'une une extrémité longitudinale aval du corps (12),
    l'aube (10) comportant en outre un bouclier de bord d'attaque (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une ailette d'intrados (30) recouvrant en partie la face d'intrados, une ailette d'extrados (32) recouvrant en partie la face d'extrados (20) et un corps (28) recouvrant le bord d'attaque (22),
    caractérisée en ce que l'ailette d'extrados (32) comporte un tronçon allongé (42) possédant une longueur longitudinale supérieure au reste de l'ailette d'extrados (32).
  6. Aube (10) selon la revendication 5, qui comporte un pied (16) situé à une première extrémité radiale du corps (12) et une tête (14) située à une deuxième extrémité radiale du corps (12),
    caractérisée en ce que l'ailette d'extrados (32) comporte un tronçon allongé (42) qui est situé radialement au niveau du pied (16) de l'aube (10).
  7. Aube selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la longueur longitudinale du tronçon allongé (42) de l'ailette d'extrados (32) est au moins égale à 20 % de la longueur de la face d'extrados (20).
  8. Aube selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la longueur longitudinale du reste de l'ailette d'extrados (32) est au moins égale à 5% de la longueur de la face d'extrados (20).
  9. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la longueur radiale du tronçon allongé (42) est au moins égale à 17% de la hauteur radiale du corps (12).
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