FR3125089A1

FR3125089A1 - Propulseur aeronautique

Info

Publication number: FR3125089A1
Application number: FR2107317A
Authority: FR
Inventors: Fernando Gea Aguilera; Anthony BINDER; Eva Julie Lebeault
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2041-07-06
Also published as: FR3125089B1

Abstract

Propulseur aéronautique (10) d’axe longitudinal (X) comprenant un moyeu (12), une rangée annulaire amont (14) et une rangée annulaire aval (16) espacées l’une de l’autre suivant ledit axe longitudinal (X), la rangée annulaire amont (14) étant mobile en rotation autour de l’axe longitudinal (X), ladite rangée annulaire aval (16) comprenant une première pale (18a) et une deuxième pale (18b) s’étendant chacune selon une direction radiale de sorte à définir une dimension radiale entre ledit moyeu (12) et une extrémité radialement externe, la dimension radiale de la première pale (18a) étant supérieure à la dimension radiale de la deuxième pale (18b), la dimension radiale de la première pale (18a) étant inférieure à une dimension radiale de chacune des pales (18) de la rangée annulaire amont (14) et la première pale (18a) présentant un rayon radialement externe supérieur à un rayon radialement externe d’au moins une des pales (18) de la rangée annulaire amont (14). Figure de l’abrégé : Figure 4

Description

PROPULSEUR AERONAUTIQUE

La présente divulgation relève du domaine des propulseurs aéronautiques, en particulier d’avion, le long desquels un écoulement gazeux peut circuler d’amont vers l’aval, chaque propulseur présentant un axe longitudinal et comprenant un moyeu et (au moins) deux rangées annulaires de pales non carénées, l’une amont, l’autre aval, le long de l’axe longitudinal.

Le propulseur peut comprendre (au moins) un moteur thermique, en particulier turbomoteur, turboréacteur, turbosoufflante, et/ou (au moins) un moteur électrique, et/ou (au moins) un moteur à hydrogène, et/ou (au moins) un moteur hybride : thermique et/ou électrique et/ou à hydrogène.

On ne se réfèrera ci-après qu’au cas des turbomachines, dès lors que le(s) type(s) de moteur que comprend le propulseur n’est pas ici déterminant.

Une turbomachine à soufflante « non carénée » (ou turbopropulseurs de type « Propfan » ou « Open rotor » ou « Counter-Rotating Open Rotor ») est un type de turbomachine dans laquelle la soufflante (ou hélice) s’étend en dehors du carter moteur, contrairement aux turbomachines classiques (de type « Turbofan ») dans lesquelles la soufflante est carénée. Un exemple d’une telle turbomachine est représenté aux figures 1 et 2. La turbomachine 10 comprend un moyeu 12, définissant le carter moteur, et sur lequel est montée une rangée annulaire amont 14 de pales 18 non carénées et une rangée annulaire aval 16 de pales 18 non carénées qui sont espacées l’une de l’autre suivant un axe longitudinal X de la turbomachine 10. Les qualificatifs d’orientation, tels que « longitudinal », « radial » ou « circonférentiel », sont définis par référence à l’axe longitudinal X de la turbomachine 10. Les qualificatifs relatifs « amont » et « aval » sont définis l’un par rapport à l’autre en référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine 10 le long de l’axe longitudinal X.

Par ailleurs, la turbomachine 10 comporte, d’amont en aval à l’intérieur du carter moteur, un (ou des) compresseur(s) 2, au moins une chambre de combustion 4, une (ou des) turbine(s) 6 et au moins une tuyère d’échappement 8.Parmi ces turbomachines à soufflante non carénée, on connait les turbomachines de type « Unducted Single (or Stator) Fan » (USF) dans chacune desquelles, comme illustré aux figures 1 et 2, la première rangée annulaire amont 14 de pales 18 non carénées est montée mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X et la rangée annulaire aval 16 de pales 18 non carénées est fixe. Le sens de rotation des pales 18 de la rangée annulaire amont 14 n’est pas déterminant. La rangée annulaire aval 16 peut être centrée sur un axe coïncidant ou non avec l’axe longitudinal X. Comme illustré à la , la rangée annulaire aval 16 est centrée sur l’axe longitudinal X. Une telle configuration de la rangée annulaire amont 14 et de la rangée annulaire aval 16 permet de valoriser, à travers la rangée annulaire aval 16, l’énergie de giration de l’écoulement d’air issu de la rangée annulaire amont 14. Le rendement de la turbomachine 10 est ainsi amélioré, notamment vis-à-vis d’une hélice rotative unique dans le cas d’un turbopropulseur classique. La rangée annulaire amont 14 de pales 18 non carénées est entraînée en rotation autour de l’axe longitudinal X par la (ou les) turbine(s) 6 qui entraîne(nt) elle(s)-même(s) le(ou les) compresseur(s) 2. La turbomachine comprend généralement un boitier de réduction de vitesse (« gearbox » en anglais) afin de découpler la vitesse de rotation des turbines par rapport à la vitesse de rotation de la rangée annulaire amont 14. Par ailleurs, l’un des intérêts d’une turbomachine de type USF par rapport à une turbomachine type « Counter-Rotating Open Rotor » est de réduire le bruit tonal émis par la turbomachine du fait que la rangée annulaire aval 16 de pales 18 non carénées est fixe.

Comme schématisé à la , la turbomachine 10 peut avoir une configuration dite « puller » (rangée annulaire amont 14 et rangée annulaire aval 16 situées au niveau d’une portion d’extrémité amont) ou, comme schématisé à la , une configuration dite « pusher » (rangée annulaire amont 14 et rangée annulaire aval 16 situées au niveau d’une portion d’extrémité aval).

Dans la configuration puller, la rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval peuvent entourer une section du(des) compresseur(s) 2 de la turbomachine ou du boitier de réduction de vitesse. Dans la configuration pusher, la rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval peuvent entourer une section de la(des) turbine(s) 6 de la turbomachine 10.

L’absence de carénage entraine une augmentation du niveau de bruit émis par la turbomachine 10. En effet, le bruit généré par les rangées annulaires de pales 18 non carénées se propage en champs libre. Une cause principale du bruit émis est liée à des structures tourbillonnaires 19 générées dans l’écoulement d’air au niveau des extrémités radialement externes libres des pales 18 de la rangée annulaire amont 14 qui impactent les pales 18 de la rangée annulaire aval 16.

Un niveau de bruit trop important est préjudiciable au confort des passagers de l’aéronef sur lequel est installée la turbomachine. De plus, les normes actuelles imposent un seuil maximum de bruit, notamment en zone proche du sol, c'est-à-dire lors des phases de décollage et d’atterrissage. Une solution connue pour réduire le niveau de bruit émis consiste à diminuer uniformément la dimension radiale de chaque pale 18 de la rangée annulaire aval 16. Ainsi, comme représenté à la , l’extrémité radialement externe de chaque pale 18 de la rangée annulaire amont 14 est inscrite dans un premier cercle 20 centré sur l’axe longitudinal X et l’extrémité radialement externe de chaque pale 18 de la rangée annulaire aval 16 est inscrite dans un second cercle 22 centré sur l’axe longitudinal X, le rayon Re2 du second cercle 22 étant inférieur au rayon Re1 du premier cercle 20. De cette manière, l’impact des tourbillons 19 formés au niveau des extrémités radialement externes des pales 18 de la rangée annulaire amont 14 sur les pales 18 de la rangée annulaire aval 16 est limité en ce que ces tourbillons passent radialement à l’extérieur des pales 18 de la rangée annulaire aval 16. Cette solution est appelée « clipping », ou « cropping », ou « troncature » ou encore « écrêtage », des pales 18 de la rangée annulaire aval 16.

Toutefois, cette solution est limitée en ce que la réduction de la dimension des pales 18 de la rangée annulaire aval 16 engendre une diminution du rendement de la turbomachine 10.

En outre, la solution actuelle ne présente pas entière satisfaction en ce qu’elle permet une réduction efficace du bruit uniquement dans une configuration isolée de la turbomachine et à incidence nulle. En effet, la présence d’éléments environnants (mât, fuselage, etc.), une incidence non nulle du flux d’air perçu par la turbomachine 10 et la forme des pales 18 de la rangée annulaire amont 14 modifient la contraction et l’axisymétrie autour de l’axe longitudinal X de l’écoulement d’air en aval de la rangée annulaire amont 14 et/ou la taille des tourbillons 19 présents dans l’écoulement d’air en aval de la rangée annulaire amont 14 de sorte que la troncature des pales 18 de la rangée annulaire aval 16 ne prévient plus de l’interaction entre les pales 18 de la rangée annulaire aval 16 et les tourbillons 19 formés par les pales 18 de la rangée annulaire amont 14.

Par ailleurs, comme représenté à la , le moyeu peut présenter un rayon radialement externe plus grand au niveau de la rangée annulaire aval 16 qu’au niveau de la rangée annulaire amont 14. Ceci peut être due à l’intégration d’une entrée d’air 17, longitudinalement entre la rangée annulaire amont 14 et la rangée annulaire aval 16. Cela a pour conséquence que la dimension radiale des pales 18 de la rangée annulaire aval 16 pourrait être encore plus réduite afin d’échapper aux tourbillons 19 formés au bout des pales 18 de la rangée annulaire amont 14, ce qui diminue davantage le rendement de la turbomachine 10.

La présente description vise à proposer une solution à ces inconvénients.

Résumé

Il est proposé un propulseur aéronautique d’axe longitudinal comprenant un moyeu et au moins deux rangées annulaires de pales non carénées comprenant une rangée annulaire amont et une rangée annulaire aval espacées l’une de l’autre suivant ledit axe longitudinal, la rangée annulaire amont étant mobile en rotation autour de l’axe longitudinal, ladite rangée annulaire aval comprenant une série de pales incluant une première pale et une deuxième pale s’étendant chacune selon une direction radiale depuis le moyeu de sorte à définir une dimension radiale entre ledit moyeu et une extrémité radialement externe de la pale respective, la dimension radiale de la première pale étant supérieure à la dimension radiale de la deuxième pale, caractérisée en ce que la dimension radiale de la première pale est inférieure à une dimension radiale de chacune des pales de la rangée annulaire amont et en ce que la première pale présente un rayon radialement externe supérieur à un rayon radialement externe d’au moins une des pales de la rangée annulaire amont.

La direction radiale de chacune des pales de la rangée annulaire amont est définie entre ledit moyeu et une extrémité radialement externe de la pale considérée. La première pale de la rangée annulaire aval est dite tronquée par rapport aux pales de la rangée annulaire amont en ce qu’elle présente une dimension radiale inférieure à la dimension radiale de chacune des pales de la rangée annulaire aval. On limite ainsi l’impact des tourbillons formés au niveau de l’extrémité radialement externe des pales de la rangée annulaire amont sur la première pale de la rangée annulaire aval et de fait également sur la deuxième pale de la rangée annulaire aval. On entend par « pale tronquée » que la pale présente une dimension radiale réduite. Alternativement, il peut être prévu qu’au moins une pale de la rangée amont présente une dimension radiale supérieure à la dimension radiale de la première pale de la rangée annulaire aval. Alternativement encore, il peut être prévu qu’au moins une pale de la rangée annulaire amont présente une dimension radiale supérieure à la dimension radiale de chacune des pales de la rangée annulaire aval. Aussi, une telle configuration de la rangée annulaire aval permet de réduire davantage l’impact des tourbillons formés au niveau de l’extrémité radialement externe des pales de la rangée annulaire amont sur la deuxième pale de la rangée annulaire aval en ce qu’elle présente une dimension radiale inférieure à la dimension radiale de la première pale. En particulier, la deuxième pale de la rangée annulaire aval peut être avantageusement située dans une zone circonférentielle prédéterminée qui est propice à une émission d’un niveau de bruit important.

Par ailleurs, la combinaison de caractéristiques selon lesquelles la première pale présente un rayon radialement externe supérieur au rayon d’au moins une des pales de la rangée annulaire amont et une dimension radiale inférieure à la dimension radiale de chacune des pales de la rangée annulaire amont permet, en plus de réduire l’émission de bruit, d’avoir un rayon radialement externe du moyeu plus grand au niveau de la rangée annulaire aval qu’au niveau de la rangée annulaire amont. D’ailleurs, en raison de la contraction ou déviation des lignes de courant du flux d’air circulant autour du moyeu du propulseur aéronautique, les tourbillons formés à l’extrémité radialement externe de chacune des pales de la rangée annulaire amont peuvent passer radialement à l’extérieur de la première pale de la rangée annulaire aval. En outre, la dimension radiale de la première pale peut être plus importante, notamment vis-à-vis de la solution de « clipping » connue de l’état de la technique, augmentant ainsi les performances du propulseur aéronautique sans augmenter, voire même en réduisant, le niveau sonore émis par le propulseur aéronautique.

Contrairement à la configuration connue qui est adaptée à un propulseur aéronautique de type CROR (« Counter-Rotating Open-Rotor »), la solution présente l’avantage d’être particulièrement adaptée à un propulseur aéronautique de type USF.

Le terme « non carénée » utilisé en référence à la rangée annulaire amont et à la rangée annulaire aval indique que les extrémités libres des pales de la rangée annulaire amont et des pales de la rangée annulaire aval ne sont pas entourées par une nacelle, contrairement aux propulseurs aéronautiques classiques dans lesquelles la soufflante est carénée à l’intérieur d’une nacelle.

La rangée annulaire aval peut être fixe autour de l’axe longitudinal. Autrement dit, les pales de la rangée annulaire aval peuvent ne pas être entrainées en rotation autour de l’axe longitudinal. Cela n’exclut pas que les pales de la rangée annulaire aval peuvent être à calage variable. Les pales de la rangée annulaire amont et/ou de la rangée annulaire aval peuvent être à calage variable. Chaque pale peut ainsi être ajustée en rotation autour d’un axe de changement de calage respectif qui s’étend radialement. Il est ainsi possible d’adapter le calage des pales du propulseur aéronautique selon le fonctionnement du propulseur aéronautique et la phase de vol pour améliorer les performances aéronautiques. Le moyeu peut aussi comprendre un système de variation du calage des pales adapté pour varier l’incidence des pales autour de l’axe de changement de calage respectif selon la phase de vol.

La dimension radiale d’une pale est mesurée entre une extrémité radialement interne de la pale, celle-ci étant située au niveau du (c’est-à-dire la plus proche du) moyeu du propulseur aéronautique, et une extrémité radialement externe de la pale. L’extrémité radialement interne d’une pale peut être, longitudinalement, au niveau d’un bord d’attaque de la pale ou au niveau de l’axe de changement de calage de la pale considérée. L’extrémité radialement interne d’une pale est aussi appelé « pied de pale ». Une position angulaire de chaque pale autour de l’axe longitudinal peut être repérée par la position angulaire autour de l’axe longitudinal de l’extrémité interne de la pale respective. L’extrémité radialement externe de la pale est l’extrémité opposée de l’extrémité radialement interne. L’extrémité radialement externe de la pale peut être l’extrémité libre de la pale. L’extrémité radialement interne et l’extrémité radialement externe de chacune des pales peuvent être radialement alignées, i.e. au niveau d’une même position longitudinale. Il n’est pas exclu que l’extrémité radialement interne et l’extrémité radialement externe de chacune des pales peuvent être longitudinalement décalées l’une par rapport à l’autre.

La première pale et la deuxième pale de la rangée annulaire aval peuvent présenter chacune un rayon radialement externe passant par ladite extrémité radialement externe, le rayon radialement externe de la première pale étant supérieur au rayon radialement externe de la deuxième pale. Le rayon radialement externe d’une pale peut être considéré comme la distance radiale à l’axe longitudinal du point d’extrémité radialement externe de ladite pale. En d’autres termes, il s’agit du rayon maximal de la pale.

La première pale et la deuxième pale peuvent présenter chacune un rayon radialement interne. Le rayon radialement interne d’une pale peut être considéré comme la distance radiale à l’axe longitudinal d’un point d’extrémité radialement interne de la pale. Chaque pale peut être fixée au moyeu du propulseur aéronautique au niveau de l’extrémité radialement interne. Chaque pale peut être fixée au moyeu à proximité du bord d’attaque en pied de pale ou à proximité de l’axe de changement de calage des pales en pied de pale.

La première pale peut présenter un rayon radialement externe supérieur à un rayon radialement externe de chacune des pales de la rangée annulaire amont. La deuxième pale peut présenter un rayon radialement externe supérieur au rayon radialement externe d’au moins une des pales de la rangée annulaire amont. La deuxième pale peut présenter un rayon radialement externe supérieur au rayon radialement externe de chacune des pales de la rangée annulaire amont.

La première pale et la deuxième pale de la rangée annulaire aval peuvent être circonférentiellement consécutives. Alternativement, une (ou plusieurs) pale(s) peut(vent) être circonférentiellement interposée(s) entre la première pale et la deuxième pale.

L’extrémité radialement externe de chacune des pales de la rangée annulaire amont est inscrite dans une enveloppe externe de la rangée annulaire amont. De même, l’extrémité radialement externe de chacune des pales de la rangée annulaire aval est inscrite dans une enveloppe externe de la rangée annulaire aval. Une projection dans un plan normal à l’axe longitudinal de l’enveloppe externe de la rangée annulaire amont et/ou de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval peut définir un cercle.

Le cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire amont dans un plan normal à l’axe longitudinal peut être centré sur l’axe longitudinal. Le cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire amont dans un plan normal à l’axe longitudinal peut présenter un diamètre qui représente le diamètre externe du propulseur aéronautique.

Le cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval dans un plan normal à l’axe longitudinal peut être centré sur l’axe longitudinal. Alternativement, le cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval dans un plan normal à l’axe longitudinal peut être désaxé par rapport à l’axe longitudinal. Par exemple, le centre du cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval peut être décalé de l’axe longitudinal selon la direction d’un axe passant par les positions angulaires à 3H et à 9H ou selon la direction d’un axe passant par les positions angulaires à 12H et à 6H. En d’autres termes, le centre géométrique de la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval (le centre du cercle si la projection de l’enveloppe externe définit un cercle) peut être décalé de l’axe longitudinal selon la direction de l’axe passant par les positions angulaires à 3H et à 9 ou selon la direction de l’axe passant par les positions angulaires à 12H et à 6H. La distance radiale entre le centre du cercle définit par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire aval et l’axe longitudinal peut être comprise entre 1/200ème et 1/5ème du diamètre du cercle défini par la projection de l’enveloppe externe de la rangée annulaire amont.

L’enveloppe externe de la rangée annulaire aval peut être, en tout ou partie, située radialement à l’extérieur de l’enveloppe externe de la rangée annulaire amont lorsque celles-ci sont projetées dans un plan de projection commun qui est normal à l’axe longitudinal.

Le moyeu peut présenter, au niveau de la rangée annulaire aval, une section normale à l’axe longitudinal ayant une forme de cercle centré sur l’axe longitudinal. Le moyeu peut présenter une ouverture disposée, en tout ou partie, longitudinalement entre la rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval. L’ouverture peut être annulaire autour de l’axe longitudinal. L’ouverture peut être destinée à former une entrée d’air du flux interne du propulseur aéronautique.

La deuxième pale peut être positionnée, angulairement autour de l’axe longitudinal, plus près d’une position angulaire à 6H que ne l’est la première pale. Inversement, la première pale peut être positionnée, angulairement autour de l’axe longitudinal, plus près d’une position angulaire à 12H que ne l’est la deuxième pale. Selon un mode de réalisation particulier, la première pale peut être positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal entre une position angulaire à 12H et une position angulaire à 6H, et la deuxième pale peut être positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal entre la première pale et la position angulaire à 6H.

Cette configuration est particulière avantageuse pour réduire l’influence des tourbillons formés au niveau de l’extrémité radialement externe des pales de la rangée annulaire amont sur les pales de la rangée annulaire aval lorsque l’incidence du propulseur aéronautique est élevée, i.e. lorsque l’axe longitudinal présente une inclinaison élevée par rapport à l’horizontale, notamment lors des phases de décollage.

La rangée annulaire aval peut comprendre une première étendue angulaire de pales centrée sur la position angulaire à 6H et une seconde étendue angulaire de pales centrée sur la position angulaire à 12H, la dimension radiale moyenne des pales de la première étendue angulaire étant inférieure à la dimension radiale moyenne des pales de la seconde étendue angulaire.

Angulairement autour de l’axe longitudinal, la première pale peut être positionnée plus près d’une position angulaire à 12H ou d’une position angulaire à 6H que ne l’est la deuxième pale et la deuxième pale peut être positionnée plus près d’une position angulaire à 3H ou d’une position angulaire à 9H que ne l’est la première pale.

Une telle configuration permet de réduire l’impact des tourbillons formés au niveau de l’extrémité radialement externe des pales de la rangée annulaire amont sur la deuxième pale de la rangée annulaire aval. La solution est en outre particulièrement avantageuse en ce qu’il a été observé que les tourbillons formés par les pales de la rangée annulaire amont sont généralement de plus grande taille au niveau des positions angulaires à 3H et à 9H dans le sillage aval de la rangée annulaire amont. Le niveau de bruit d’interaction (i.e. le bruit engendré par l’interaction du sillage des pales de la rangée annulaire amont sur les pales de la rangée annulaire aval) émis par le propulseur aéronautique est donc davantage réduit. Aussi, une telle configuration permet une réduction du bruit émis à proximité de la cabine de l’aéronef sur lequel est monté le propulseur aéronautique et en zone proche du sol, c'est-à-dire lors des phases de décollage et d’atterrissage. On accroit ainsi le confort des passagers et on limite les émissions sonores en champ libre.

Selon un mode de réalisation particulier, la première pale peut être positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal dans une zone angulaire comprise entre (délimitée par) une position angulaire à 12H et une position angulaire à 6H prise dans un sens horaire ou un sens anti-horaire, et la deuxième pale peut être positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal dans ladite zone angulaire, entre la première pale et un premier plan comprenant l’axe longitudinal et un axe passant par la position angulaire à 3H et la position angulaire à 9H. Selon une autre formulation équivalente, la première pale est située, angulairement autour de l’axe longitudinal, soit dans une première zone angulaire comprise entre la position angulaire à 12H et la position angulaire à 6H comprenant la position angulaire à 3H, soit dans une seconde zone angulaire comprise entre la position angulaire à 12H et la position angulaire à 6H comprenant la position angulaire à 9H, la deuxième pale étant située, angulairement autour de l’axe longitudinal, dans la même zone angulaire que la première pale, respectivement, soit entre la première pale et la position angulaire à 3H, soit entre la première pale et la position angulaire à 9H. Lesdites première zone angulaire et seconde zone angulaire correspondent chacune à une moitié du cadran horaire défini autour de l’axe longitudinal. Chacune de la première zone angulaire et de la seconde zone angulaire est comprise entre (délimitée par) la position angulaire à 12H et la position angulaire à 6H, la première zone angulaire incluant la position angulaire à 3H et la seconde zone angulaire incluant la position angulaire à 9H.

La première pale et la deuxième pale peuvent être chacune positionnée dans une zone angulaire comprise entre (délimitée par) la position angulaire à 12H et la position angulaire à 6H prises dans un sens horaire ou un sens anti-horaire. La rangée annulaire aval peut comprendre une troisième pale qui présente une dimension radiale supérieure à la dimension radiale de la deuxième pale, et la troisième pale peut être positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal dans la même zone angulaire que la première pale et la deuxième pale, la deuxième pale étant disposée circonférentiellement entre la première pale et la troisième pale. La troisième pale n’est pas nécessairement directement adjacente de la deuxième pale. C'est-à-dire, la deuxième pale et la troisième pale ne sont pas nécessairement circonférentiellement consécutives. Une (ou plusieurs) pale(s) peut(vent) être circonférentiellement interposée(s) entre la deuxième pale et la troisième pale.

La première pale peut être située d’un côté du premier plan et la troisième pale peut être située de l’autre côté du premier plan. Autrement dit, la première pale et la troisième pale peuvent être situées de part et d’autre du premier plan. La dimension radiale de la troisième pale peut être inférieure à la dimension radiale de la première pale.

La rangée annulaire aval peut comprendre une première étendue angulaire de pales centrée sur la position angulaire à 3H ou sur la position angulaire à 9H et une seconde étendue angulaire de pales centrée sur la position angulaire à 12H ou sur la position angulaire à 6H, la dimension radiale moyenne des pales de la première étendue angulaire étant inférieure à la dimension radiale moyenne des pales de la seconde étendue angulaire.

La rangée annulaire aval peut comporter au moins un groupe de pales ayant la même dimension radiale, dont au moins un premier groupe comprenant une pluralité de premières pales et/ou un deuxième groupe comprenant une pluralité de deuxièmes pales. Alternativement, la rangée annulaire aval peut comporter au moins un groupe de pales ayant le même rayon radialement externe, dont au moins un premier groupe comprenant une pluralité de premières pales et/ou un deuxième groupe comprenant une pluralité de deuxièmes pales.

La rangée annulaire aval peut comprendre k groupe(s) de pales avec k un entier supérieur ou égal à 1. On limite ainsi le nombre de pale différentes à fabriquer, permettant de réduire les couts associés à la fabrication d’un tel propulseur aéronautique.

Les pales dudit au moins un groupe de pales peuvent être disposées circonférentiellement de manière contigüe dans un secteur angulaire autour de l’axe longitudinal. Autrement dit, les pales de chaque groupe de pales peuvent être toutes consécutives deux à deux dans ledit secteur angulaire autour de l’axe longitudinal. On réduit encore les coûts de fabrication du propulseur aéronautique. On réduit encore les coûts de fabrication du propulseur aéronautique.

En d’autres termes encore, chaque groupe de pales peut être associé à au moins un secteur angulaire autour de l’axe longitudinal de manière à former un secteur angulaire constitué de pales dudit groupe considéré. Il peut donc être prévu plusieurs secteurs angulaires de pales circonférentiellement adjacents les uns aux autres, chaque secteur angulaire comprenant des pales ayant une dimension radiale donnée ou un rayon radialement externe donné, différente de la dimension radiale, respectivement du rayon radialement externe, des pales d’un secteur adjacent.

La rangée annulaire aval peut comprendre au moins une paire de pales dont le positionnement angulaire autour de l’axe longitudinal est symétrique par rapport à un plan de symétrie comprenant l’axe longitudinal et l’axe passant par des positions angulaires à 6H et à 12H, les pales de ladite paire de pales présentant des paramètres géométriques identiques, notamment une même dimension radiale. La rangée annulaire aval peut être symétrique par rapport au plan de symétrie. Il est entendu par « symétrique » que, pour chaque pale de la rangée annulaire aval positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal selon un angle mesuré autour de l’axe longitudinal dans le sens horaire par rapport à la position angulaire à 12H et compris entre 0° et 180° exclus, la rangée annulaire aval comprend une autre pale positionnée angulairement autour de l’axe longitudinal selon un angle opposé (i.e. le même angle mais mesuré autour de l’axe longitudinal dans le sens anti-horaire) et présentant des paramètres géométriques identiques. En particulier, les pales de la rangée annulaire aval positionnées angulairement autour de l’axe longitudinal, respectivement, selon les angles opposés par rapport à la position angulaire à 12H peuvent présenter une même dimension radiale.

Par exemple, la rangée annulaire aval peut comprendre entre 2 et 25 pales. Le nombre de pales de la rangée annulaire amont peut être différent du nombre de pales de la rangée annulaire aval. Cela permet de minimiser encore le niveau de bruit émis par le propulseur aéronautique.

La solidité de la rangée annulaire aval, définie comme le rapport entre la corde, et l’espacement entre deux pales circonférentiellement consécutives dans la direction circonférentielle, peut être inférieure à 3 sur l’ensemble de la dimension de radiale de chaque pale. En particulier, dans un mode de réalisation privilégié, la solidité est inférieure à 1 au niveau de l’extrémité radialement externe des pales.

Le rapport entre la distance dans la direction longitudinale entre un plan médian normal à l’axe longitudinal respectif de chaque rangée annulaire, et le diamètre du propulseur aéronautique peut varier entre 0,01 et 0,8. Le plan médian normal à l’axe longitudinal respectif de chaque rangée peut être le plan contenant l’axe de changement de calage respectif de chacune des pales de la rangée annulaire correspondante. Le bord de fuite de chacune des pales de la rangée annulaire amont est situé longitudinalement en amont d’un bord d’attaque de chacune des pales de la rangée annulaire aval. Ainsi, on limite, voire on évite, des interférences entre les rangées annulaires amont et aval.

La rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval peuvent être situées au niveau d’une portion d’extrémité amont du propulseur aéronautique dans la direction longitudinale ou au niveau d’une portion d’extrémité aval du propulseur aéronautique dans la direction longitudinale. Le propulseur aéronautique peut avoir une configuration dite « puller » ou une configuration dite « pusher ». Dans la configuration puller, la rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval peuvent entourer une section de(s) compresseur(s) ou du boitier de réduction de vitesse (« gearbox » en anglais) du propulseur aéronautique. Dans la configuration pusher, la rangée annulaire amont et la rangée annulaire aval peuvent entourer une section de(s) turbine(s) du propulseur aéronautique.

Selon un autre aspect, il est décrit un ensemble propulsif pour un aéronef, comportant un propulseur aéronautique tel que décrit ci-avant et un pylône de fixation du propulseur aéronautique à l’aéronef, le pylône de fixation étant reliée à l’une des pales de la rangée annulaire aval de sorte à former un ensemble aérodynamique unique.

Selon un autre aspect, il est décrit un aéronef comprenant un propulseur aéronautique tel que décrit ci-avant ou un ensemble propulsif tel que décrit ci-avant.

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

est une vue schématique partielle en coupe d’une turbomachine à soufflante non carénée de la technique antérieure selon une première configuration ;

est une vue schématique d’une turbomachine à soufflante non carénée de la technique antérieure selon une deuxième configuration ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine de la dans le plan de coupe I-I ;

est une vue schématique partielle en coupe d’une turbomachine à soufflante non carénée selon la présente description, dans une configuration « puller » ;

est une vue schématique partielle à plus grande échelle d’une turbomachine similaire à la turbomachine de la ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un premier mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un deuxième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un troisième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un quatrième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un cinquième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un sixième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique illustrant une rangée annulaire de pales fixes non carénées de la turbomachine des figures 4 et 5 dans le plan de coupe IV-IV, selon un septième mode de réalisation de la présente description ;

est une vue schématique d’une turbomachine à soufflante non carénée de la présente description, dans une configuration « puller » ;

est une vue schématique d’une turbomachine à soufflante non carénée de la présente description selon une variante de réalisation.

Claims

Propulseur aéronautique (10) d’axe longitudinal (X) comprenant un moyeu (12) et au moins deux rangées annulaires de pales (18) non carénées comprenant une rangée annulaire amont (14) et une rangée annulaire aval (16) espacées l’une de l’autre suivant ledit axe longitudinal (X), la rangée annulaire amont (14) étant mobile en rotation autour de l’axe longitudinal (X), ladite rangée annulaire aval (16) comprenant une série de pales incluant une première pale (18a) et une deuxième pale (18b) s’étendant chacune selon une direction radiale depuis le moyeu (12) de sorte à définir une dimension radiale entre ledit moyeu (12) et une extrémité radialement externe de la pale (18a ; 18b) respective, la dimension radiale de la première pale (18a) étant supérieure à la dimension radiale de la deuxième pale (18b), caractérisé en ce que la dimension radiale de la première pale (18a) est inférieure à une dimension radiale de chacune des pales (18) de la rangée annulaire amont (14) et en ce que la première pale (18a) présente un rayon radialement externe supérieur à un rayon radialement externe d’au moins une des pales (18) de la rangée annulaire amont (14).
Propulseur aéronautique (10) selon la revendication 1, dans lequel la rangée annulaire aval (16) est fixe autour de l’axe longitudinal (X).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première pale (18a) présente un rayon radialement externe supérieur à un rayon radialement externe de chacune des pales (18) de la rangée annulaire amont (14).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième pale (18b) présente un rayon radialement externe supérieur au rayon radialement externe d’au moins une des pales (18) de la rangée annulaire amont (14).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyeu (12) présente, au niveau de la rangée annulaire aval (16), une section normale à l’axe longitudinal (X) ayant une forme de cercle centré sur l’axe longitudinal (X).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première pale (18a) et la deuxième pale (18b) sont circonférentiellement consécutives.
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième pale (18b) est positionnée, angulairement autour de l’axe longitudinal (X), plus près d’une position angulaire à 6H que ne l’est la première pale (18a).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, angulairement autour de l’axe longitudinal (X) :
- la première pale (18a) est positionnée plus près d’une position angulaire à 12H ou d’une position angulaire à 6H que ne l’est la deuxième pale (18b), et
- la deuxième pale (18b) est positionnée plus près d’une position angulaire à 3H ou d’une position angulaire à 9H que ne l’est la première pale (18a).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rangée annulaire aval (16) comporte au moins un groupe de pales (G1 ; G2 ; G3 ; G4 ; Gi) ayant la même dimension radiale, dont au moins un premier groupe comprenant une pluralité de premières pales (18a) et/ou un deuxième groupe comprenant une pluralité de deuxièmes pales (18b).
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rangée annulaire aval (16) comprend au moins une paire de pales (18) dont le positionnement angulaire autour de l’axe longitudinal (X) est symétrique par rapport à un plan de symétrie (P) comprenant l’axe longitudinal (X) et un axe passant par les positions angulaires à 6H et à 12H et dans lequel les pales (18) de ladite paire de pales présentent une même dimension radiale.
Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rangée annulaire amont (14) et la rangée annulaire aval (16) sont situées au niveau d’une portion d’extrémité amont du propulseur aéronautique (10) dans la direction longitudinale ou au niveau d’une portion d’extrémité aval du propulseur aéronautique (10) dans la direction longitudinale.
Ensemble propulsif (24) pour un aéronef, comportant un propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un pylône de fixation (26) du propulseur aéronautique (10) à l’aéronef, le pylône de fixation (26) étant relié à l’une des pales (18) de la rangée annulaire aval (16) de sorte à former un ensemble aérodynamique unique.