FR3123949A1 - Ensemble d’un carter de soufflante d’une turbomachine et d’une entrée d’air, procédé d’utilisation d’un tel ensemble - Google Patents

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Abstract

Un ensemble d’un carter de soufflante (2) d’une turbomachine (T) et d’une entrée d’air (3), en particulier pour aéronef, la turbomachine (T) s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant au moins une soufflante (1) montée mobile en rotation selon l’axe longitudinal (X), le carter de soufflante (2) comprenant au moins un premier revêtement périphérique (R1), le premier revêtement périphérique (R1) étant formé dans un matériau abradable configuré pour pouvoir être usé lors de la rotation de la soufflante (1), l’entrée d’air (3) comprenant au moins un deuxième revêtement périphérique (R2), le deuxième revêtement périphérique (R2) étant formé dans un matériau abradable configuré pour pouvoir être usé lors de la rotation de la soufflante (1). Figure de l’abrégé : Figure 7

Description

Ensemble d’un carter de soufflante d’une turbomachine et d’une entrée d’air, procédé d’utilisation d’un tel ensemble
La présente invention concerne le domaine des turbomachines pour aéronef, en particulier, un ensemble propulsif comprenant une turbomachine comprenant une soufflante qui comprend des aubes à calage variable.
De manière connue, en référence à la , une turbomachine d’aéronef 100 s’étend selon un axe longitudinal X et comprend une soufflante 101, montée rotative autour dudit axe longitudinal X, qui permet de déplacer l’aéronef à partir d’un flux d’air entrant dans la turbomachine 100 et circulant d’amont en aval. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à l’axe longitudinal X orienté d’amont en aval. De même, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis selon la direction radiale par rapport à l’axe longitudinal X. De manière connue, la turbomachine 100 comprend un compresseur, une chambre de combustion et une turbine pour entraîner en rotation le compresseur. Dans cet exemple, la turbomachine 100 est à double flux et possède un taux de dilution supérieur à 16.
La soufflante 101 comporte une pluralité d’aubes 111. Chaque aube 111 s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal X et comprend un sommet libre à son extrémité distale. En référence à la , chaque aube 111 comporte en outre un bord d’attaque BA et un bord de fuite BF. De manière connue, le turbomachine 100 comporte un carter de soufflante 102 s’étendant longitudinalement selon l’axe longitudinale X et dans lequel est monté la soufflante 101. Le carter de soufflante 102 délimite une cavité annulaire de circulation du flux d’air. De manière connue, le carter de soufflante 102 comporte une bride amont 121 destinée à permettre le montage en amont d’une entrée d’air de nacelle (non représentée). De manière connue, une telle entrée d’air remplit une fonction de guidage du flux d’air dans le carter de soufflante 102. Des traitements spécifiques permettent également de participer à la réduction des nuisances acoustiques de l’ensemble propulsif.
En référence à la , afin de permettre une compression optimale, il est nécessaire de réduire le jeu radial entre le sommet des aubes de soufflante 111 et le carter de soufflante 102. A cet effet, il est connu de disposer un revêtement périphérique abradable RAA sur la paroi radialement intérieure du carter de soufflante 102. Lors du fonctionnement de la turbomachine, une couche superficielle de ce revêtement abradable RAA se détache par frottement au passage des aubes 111. En pratique, comme illustré aux figures 2 et 3, le revêtement abradable RAA couvre une longueur longitudinale LA qui est légèrement supérieure à la zone de contact ZA du sommet des aubes 111. Le frottement n’est pas continu mais peut survenir dans certaines situations (dilatations, écarts, chocs, etc.).
Afin d’éviter l’utilisation de systèmes d’inversion de poussée qui sont encombrants et lourds, il a été proposé d’utiliser une soufflante comportant des aubes à calage variable. En pratique, chaque aube peut tourner sur un axe radial de manière à modifier la position de son bord d’attaque BA et de son bord de fuite BF. Autrement dit, alors que les positions du bord d’attaque et du bord de fuite étaient identiques pour une soufflante classique, les positions du bord d’attaque et du bord de fuite peuvent varier en fonction de l’angle de calage pour une soufflante comportant des aubes à calage variable. Il en résulte que la longueur et la position de la zone de contact ZA du sommet des aubes 111 varie en fonction de l’angle de calage.
Afin de permettre une compression optimale, il a été proposé de prévoir un revêtement abradable de grande longueur de manière à pouvoir s’étendre au droit du sommet des aubes 111 pour tout angle de calage. Pour loger le revêtement abradable de longueur augmentée, il a été proposé d’allonger le carter de soufflante 102 mais cela présente des inconvénients étant donné que cela augmente la masse de la turbomachine ainsi que son encombrement. De plus, un tel allongement interdirait tout démontage des aubes de la soufflante.
L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients.
PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention concerne un ensemble d’un carter de soufflante d’une turbomachine, en particulier d’aéronef, et d’une entrée d’air, la turbomachine s’étendant selon un axe longitudinal et comprenant au moins une soufflante montée mobile en rotation selon l’axe longitudinal, le carter de soufflante comprenant au moins un premier revêtement périphérique, le premier revêtement périphérique étant formé dans un matériau abradable configuré pour pouvoir être usé lors de la rotation de la soufflante.
L’ensemble est remarquable par le fait que l’entrée d’air comprend au moins un deuxième revêtement périphérique, le deuxième revêtement périphérique étant formé dans un matériau abradable configuré pour pouvoir être usé lors de la rotation de la soufflante.
Ainsi, le revêtement périphérique est monté en partie sur le carter de soufflante et en partie sur l’entrée d’air, ce qui permet de réduire la longueur du carter de soufflante et donc sa masse. Un tel ensemble est particulièrement adapté pour une soufflante comportant des aubes à angle de calage variable. Monter un revêtement abradable sur une entrée d’air permet de vaincre un préjugé selon lequel un revêtement abradable n’était porté que par un organe structural (carter de soufflante). Le montage d’un même revêtement abradable sur des éléments différents et assemblés de manière rapportée va à l’encontre des pratiques courantes et permet un démontage des aubes de la soufflante par démontage de l’entrée d’air.
De préférence, le premier revêtement périphérique et le deuxième revêtement périphérique sont formés dans un même matériau abradable. Ainsi, le premier revêtement périphérique et le deuxième revêtement forment ensemble un même revêtement global.
De manière préférée, le carter de soufflante et l’entrée d’air étant solidarisés ensemble, le premier revêtement périphérique et le deuxième revêtement périphérique sont adjacents. De préférence, le premier revêtement périphérique et le deuxième revêtement périphérique sont continus l’un avec l’autre de manière à éviter la formation d’une interface hétérogène.
De préférence, le premier revêtement périphérique s’étend jusqu’à l’extrémité amont du carter de soufflante. De préférence encore, le deuxième revêtement périphérique s’étend jusqu’à l’extrémité aval de l’entrée d’air.
Selon un aspect de l’invention, le premier revêtement périphérique ayant une première longueur, le deuxième revêtement périphérique ayant une deuxième longueur, le rapport de la deuxième longueur sur la première longueur est supérieur à 20%, de préférence 30%, de préférence encore 50%. De préférence, le rapport de la deuxième longueur sur la première longueur est compris entre 20% et 70%. Un tel deuxième revêtement périphérique permet d’assurer une compression pour des angles de calage particuliers tout en conservant un carter de soufflante de longueur réduite.
L’invention concerne également un ensemble comprenant une turbomachine, en particulier pour aéronef, comprenant un carter de soufflante et une entrée d’air tels que présentés précédemment, la turbomachine s’étendant selon un axe longitudinal et comprenant au moins une soufflante montée mobile en rotation selon l’axe longitudinal configurée pour pouvoir entrer en contact avec au moins un des revêtements périphériques. En fonctionnement, la soufflante de la turbomachine peut entrer en contact avec un ou plusieurs revêtements périphériques.
De manière préférée, la soufflante comporte des aubes à calage variable. En fonction de l’angle de calage, la zone de contact avec le revêtement périphérique n’est pas à la même position et ne possède pas la même longueur. La présence du deuxième revêtement permet d’assurer un contact lors de la modification de l’angle de calage par rapport à un angle de calage usuel.
Selon un aspect de l’invention, la soufflante définissant un premier angle de calage correspondant à un fonctionnement de la turbomachine en flux direct, la soufflante est configurée pour pouvoir entrer en contact uniquement avec le premier revêtement périphérique pour le premier angle de calage. Ainsi, en flux direct, les aubes de la soufflante n’entrent en contact qu’avec le premier revêtement périphérique monté sur le carter de soufflante. Autrement dit, seul le carter de soufflante est sollicité lors du fonctionnement de la turbomachine en flux direct, ce qui augmente la durée de vie.
Selon un aspect de l’invention, la soufflante définissant un deuxième angle de calage correspondant à un fonctionnement de la turbomachine en flux inverse, la soufflante est configurée pour pouvoir entrer en contact avec le deuxième revêtement périphérique pour le deuxième angle de calage. Lors du fonctionnement de la turbomachine en flux inverse, le deuxième revêtement périphérique est sollicité, en particulier, seul ou avec le premier revêtement périphérique. La sollicitation demeure périodique, la zone de contact demeurant principalement sur le premier revêtement.
L’invention concerne également un procédé d’utilisation d’un ensemble tel que présenté précédemment, comprenant une étape de mise en rotation de la soufflante au cours de laquelle les aubes entrent en contact avec le premier revêtement périphérique et/ou le deuxième revêtement périphérique.
De manière préférée, la soufflante comportant des aubes à calage variable, le procédé comprenant :
  • une étape de mise en rotation de la soufflante pour un premier angle de calage des aubes au cours de laquelle les aubes entrent en contact uniquement avec le premier revêtement périphérique, et
  • une étape de mise en rotation de la soufflante pour un deuxième angle de calage des aubes au cours de laquelle les aubes entrent en contact avec le deuxième revêtement périphérique.
PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
La est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique en coupe longitudinale rapprochée d’un carter de soufflante avec un revêtement périphérique abradable selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique en perspective d’un carter de soufflante selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine selon l’invention.
La est une représentation schématique de face d’une soufflante avec des aubes à calage variable selon un premier angle de calage correspondant à une première zone de contact.
La est une représentation schématique de face d’une soufflante avec des aubes à calage variable selon un deuxième angle de calage correspondant à une deuxième zone de contact.
La est une représentation schématique en coupe longitudinale d’un ensemble d’un carter de soufflante et d’une entrée d’air d’une turbomachine selon l’invention.
La est une représentation schématique en perspective depuis l’intérieur de l’ensemble d’un carter de soufflante et d’une entrée d’air d’une turbomachine selon l’invention.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.

Claims (12)

  1. Ensemble d’un carter de soufflante (2) d’une turbomachine (T), en particulier pour aéronef, et d’une entrée d’air (3), la turbomachine (T) s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant au moins une soufflante (1) montée mobile en rotation selon l’axe longitudinal (X), le carter de soufflante (2) comprenant au moins un premier revêtement périphérique (R1), le premier revêtement périphérique (R1) étant formé dans un matériau abradable configuré pour être usé lors de la rotation de la soufflante (1), ensemble caractérisé par le fait que l’entrée d’air (3) comprend au moins un deuxième revêtement périphérique (R2), le deuxième revêtement périphérique (R2) étant formé dans un matériau abradable configuré pour être usé lors de la rotation de la soufflante (1).
  2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le premier revêtement périphérique (R1) et le deuxième revêtement périphérique (R2) sont formés dans un même matériau abradable.
  3. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel le carter de soufflante (2) et l’entrée d’air (3) étant solidarisés ensemble, le premier revêtement périphérique (R1) et le deuxième revêtement périphérique (R2) sont adjacents.
  4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier revêtement périphérique (R1) s’étend jusqu’à l’extrémité amont du carter de soufflante (2).
  5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième revêtement périphérique (R2) s’étend jusqu’à l’extrémité aval de l’entrée d’air (3).
  6. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le premier revêtement périphérique (R1) ayant une première longueur (L1), le deuxième revêtement périphérique (R2) ayant une deuxième longueur (L2), le rapport (Q) de la deuxième longueur (L2) sur la première longueur (L1) est supérieur à 20%, de préférence 30%, de préférence encore 50%.
  7. Ensemble comprenant une turbomachine (T), en particulier pour aéronef, comprenant un carter de soufflante (2) et une entrée d’air (3) selon l’une des revendications 1 à 6, la turbomachine (T) s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant au moins une soufflante (1) montée mobile en rotation selon l’axe longitudinal (X) configurée pour entrer en contact avec au moins un des revêtements périphériques (R1, R2).
  8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel la soufflante (1) comporte des aubes (11) à calage variable.
  9. Ensemble selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel la soufflante (1) définissant un premier angle de calage (θ1) correspondant à un fonctionnement de la turbomachine (T) en flux direct, la soufflante (1) est configurée pour pouvoir entrer en contact uniquement avec le première revêtement périphérique (R1) pour le premier angle de calage (θ1).
  10. Ensemble selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la soufflante (1) définissant un deuxième angle de calage (θ2) correspondant à un fonctionnement de la turbomachine (T) en flux inverse, la soufflante (1) est configurée pour pouvoir entrer en contact avec le deuxième revêtement périphérique (R2) pour le deuxième angle de calage (θ2).
  11. Procédé d’utilisation d’un ensemble selon l’une des revendications 7 à 10, comprenant une étape de mise en rotation de la soufflante (1) au cours de laquelle les aubes (11) entrent en contact avec le premier revêtement périphérique (R1) et/ou le deuxième revêtement périphérique (R2).
  12. Procédé d’utilisation d’un ensemble selon la revendication 11, dans lequel la soufflante (1) comportant des aubes (11) à calage variable, le procédé comprenant :
    • une étape de mise en rotation de la soufflante (1) pour un premier angle de calage (θ1) des aubes (11) au cours de laquelle les aubes (11) entrent en contact uniquement avec le premier revêtement périphérique (R1), et
    • une étape de mise en rotation de la soufflante (1) pour un deuxième angle de calage (θ2) des aubes (11) au cours de laquelle les aubes (11) entrent en contact avec le deuxième revêtement périphérique (R2). 
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