WO2009156645A1 - Compresseur de turbomachine avec un systeme d'injection d'air - Google Patents

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WO2009156645A1
WO2009156645A1 PCT/FR2009/050995 FR2009050995W WO2009156645A1 WO 2009156645 A1 WO2009156645 A1 WO 2009156645A1 FR 2009050995 W FR2009050995 W FR 2009050995W WO 2009156645 A1 WO2009156645 A1 WO 2009156645A1
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air injection
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air
blades
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Xavier Agneray
Alexandre Chartoire
Armel Touyeras
Julien Loucheux
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Snecma
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    • F04D27/0238—Details or means for fluid reinjection

Definitions

  • the invention relates to an aerospace turbomachine compressor, in particular a turbojet compressor, and in particular a compressor for aircraft engines.
  • the invention relates in particular to a high pressure compressor. It is mainly an axial compressor.
  • the invention also relates to a turbomachine comprising such a compressor.
  • Such a compressor especially when it is a high pressure type compressor, is a critical component of the turbomachine, because it determines the stability margins of the latter and is subjected to significant mechanical loads and temperatures. high.
  • the HP compressor of a turbojet is composed of several successive stages of compression. Each stage is composed of a row or grid of moving blades (moving wheel or rotor) and a row or grid of fixed vanes (fixed wheel or stator).
  • a recirculation of air is carried out by drawing air at the right of the head (or just downstream) of a row of blades and then re-injecting this air upstream of the head of this same row of blades. moving blades.
  • This recirculation of air generally passes through a cavity or a passage defined in the fixed housing. This is the case in the documents US 2005/0226717 and US 5 474 417. These air recirculations are sometimes associated with crankcase treatments as in the case of the document EP 1 413 771.
  • a number of problems related in particular to the significant disturbance of the air flow at the injection site of the recycled air are possible.
  • the documents DE 10 2005 052466, GB 504,214, EP 0719,908, US 2005/0226717 and NL 45 457 provide an air injection system comprising at least one air injection passage whose outlet section opens in a manner that inclined upstream and towards a row of moving blades.
  • the present invention aims to provide a compressor for reducing the impact of the effect of clearance between the wheels and the casing on the performance and operability of the compressor.
  • the turbomachine compressor comprising a fixed casing in which are housed, being spaced in an axial direction relative to the central axis of the turbomachine, several compression stages each comprising a row of moving blades (moving wheel / rotor) followed by a row of stationary blades (fixed wheel / stator), is characterized in that it further comprises an air injection system comprising at least one passage of air injection through the housing and whose outlet section opens in an inclined manner (angle alpha) upstream and towards a row of blades in a recessed area (called "trench") of the inner face of the housing, which faces said row of blades.
  • an air injection system comprising at least one passage of air injection through the housing and whose outlet section opens in an inclined manner (angle alpha) upstream and towards a row of blades in a recessed area (called "trench") of the inner face of the housing, which faces said row of blades.
  • the air injection system makes it possible, because of the geometry of the outlet section and the casing, and particular of the location of this output section of the air injection passage at a zone set back from the internal face of the casing which extends opposite a row of blades and upstream of that here, to inject air upstream of said row of moving blades without significantly disturbing the flow of air.
  • Such an air injection system makes it possible to very significantly improve the operating range of the compressor; the air injection system allows the injection of a small air flow upstream of one of the moving wheels directed downstream, which is preferentially but not exclusively the first mobile wheel of the compressor, and which thus makes it possible to limit the performance losses associated with the game between the mobile wheel and the casing.
  • This solution also has the additional advantage of allowing, by a specific arrangement of the technology of the turbojet casing, to be implanted without significantly increasing the mass of the casing.
  • the fixed casing comprises, from upstream to downstream, an intermediate casing and a rear casing connected to each other by annular flanges.
  • the air injection passage is then delimited between the annular flange of the rear casing and the annular flange of the intermediate casing.
  • FIG. 1 is a partial schematic view in axial section of a turbojet comprising a compressor according to the invention
  • - Figure 2 is a greatly enlarged partial view of detail II of Figure 1 in perspective showing the air injection passage
  • FIG. 3 is a schematic view illustrating the positioning of the air injection passage with respect to the row of moving blades which is treated;
  • - Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 for a variant of the shape of the air injection passage;
  • FIGS. 5 and 6 are partial perspective views of parts belonging to the air injection system according to a first embodiment, namely a circumferential air injection slot delimited between the intermediate casing and the rear casing; of the high-pressure compressor
  • FIG. 7 is a partial perspective view of an air injection system according to a second embodiment, namely a row of discrete injectors machined directly in the intermediate casing;
  • FIG. 8 is a view similar to FIG. that of Figure 7 for an alternative embodiment of the second embodiment, namely a row of injectors (holes or small slots) arranged on an additional piece mounted between the intermediate casing and the rear casing of the high pressure compressor -
  • the figures 9 and 10 are partial perspective views of the air injection system according to a third embodiment, namely a set of transverse slots distributed circumferentially.
  • FIG. 1 partially shows a turbojet engine 10 of axis XX 'which conventionally comprises a peripheral nacelle 12 (partially shown) in which are situated from left to right in FIG. 1 (ie from upstream to downstream - if we consider the flow of air- or from front to back), successively the blower 14, a low-pressure compressor 16, a high-pressure compressor 18 and a combustion chamber 20 downstream of which is disposed a turbine (not shown).
  • a turbojet engine 10 of axis XX ' which conventionally comprises a peripheral nacelle 12 (partially shown) in which are situated from left to right in FIG. 1 (ie from upstream to downstream - if we consider the flow of air- or from front to back), successively the blower 14, a low-pressure compressor 16, a high-pressure compressor 18 and a combustion chamber 20 downstream of which is disposed a turbine (not shown).
  • the outer casing or fixed casing 30 of the low-pressure compressor 16 and the high-pressure compressor 18 is formed of three portions of casings connected two by two by annular flanges: a front casing 32 surrounding the low-pressure compressor 16, an intermediate casing 34 and a rear case 36 surrounding the high pressure compressor 18.
  • the arrangement made according to the invention is more precisely visualized between the two annular flanges 34a and 36a interconnecting the intermediate casing 34 and the rear casing 36 by a bolted connection 38 (threaded bores 341 and 361 in the flanges 34a, 36a connected by screws 38a and bolt 38b).
  • the air injection system 40 comprises air supply means 42 in the form of a pipe 42a and a threaded connection 42b mounted on an opening 36b passing through the flange 36a and thus supplying air with one or several passage (s) of air injection 44 to the vein 48, this (s) passage (s) of air injection 44 being formed (s) between the flanges 34a and 36a and opening on the inner face of the housing 30 upstream of a row of blades.
  • Figures 2 to 8 there is shown a portion of the housing 30 having a single annular air injection passage 44 connected to the air supply duct 42a by a single threaded connection 42b.
  • FIG. 9 illustrates a variant in which the air injection system 40 comprises several air injection passages 44 regularly distributed over the circumference of the inner face of the casing 30, between the flanges 34a, 36a: in the figure 9, we see that the output (output section 44a) of one of these multiple separate air injection passages 44.
  • the output section 44a is, as in Figure 8, consisting of a slot.
  • Each air injection passage 44 is connected by a threaded connection to the air supply means 42. The exact number and distribution of these air injection passage 44 will be determined according to the size of the engine. and installation constraints.
  • the annular air injection passage 44 is very easily obtained by machining (in particular on a machining lathe) the faces of the flanges 34a and 36a intended to come against each other during the assembly of the housing 30, and the recessed area 36d if it is not already present.
  • machining in particular on a machining lathe
  • the formation of this (or these) passage of air injection 44 can be implemented on pre-existing material
  • FIG. 3 which shows the shape of the air injection passage 44 in axial section along the axis XX 'of the turbo-reactor, it appears that this shape allows penetration of the air flow (arrow 46) from the air injection passage 44 towards and upstream of a row of moving blades 181, inclined and tangential to the inner face 36c of the compressor housing 36. More specifically, it is noted that the air injection passage 44 comprises:
  • this outlet section 44a which opens inclinedly into the motor vein 48: this outlet section 44a forms an acute oc angle
  • this output section 44a has in axial section a progressive curved shape, convex downstream side (rear casing 36) and upstream concave side (intermediate casing 34), s' pressing a bead 36e which is connected tangentially with a recessed area 36d (also called “trench") of the inner face 36c of the rear casing 36.
  • This recessed area 36d forms an acute angle ⁇ of low value with the internal face 34c of the intermediate casing 34 and with the internal face 36c of the rear casing 36 located outside the recessed area 36d which faces the row of vanes. 181, and this so that the recessed area 36d is gradually connected, downstream of the corresponding row of blades 181, with the inner face 36c of the rear casing 36.
  • Such a recessed zone 36d conventionally makes it possible to improve the performance by minimizing the perturbation corresponding to the vortex of play on the main flow.
  • the withdrawal with respect to the vein 48 furthermore makes it possible to optimize the implantation of the injector and to ensure an injection direction with an optimum angle ⁇ (between 0 and 45 °). and preferably between 10 and 20, and in particular of the order of 15 °).
  • the recessed area 36d is connected to the bead 36e of the air injection passage 44, on the inner face 36c of the rear casing 36, not by a curved wall as on the FIG. 3, but with a wall 36g, 36h presenting a double slope.
  • This shape makes it possible to ensure the implantation of the air injection system 40 in a sufficiently grazing manner with respect to the vein 48 even in the case where the flange 34a of the intermediate casing 34 is not located sufficiently upstream of the first moving wheel 181.
  • the air injection passage 44 further comprises a section
  • outlet section 44a forms a bend from an upstream section 44c of the air injection passage 44 directed radially towards the axially directed motor vein 48, its inner face forming a fillet 34d on the side of the intermediate casing 34 and a bead 36e on the side of the rear casing 36.
  • an acceleration of the air flow is achieved up to a speed of up to 0.8 to 1.2 Mach, ie a transsonic flow.
  • the directed injection of a small flow of air at high speed upstream of the head of the vanes of a moving wheel is carried out, which makes it possible to limit the degradation of compressor performance due to pressure losses. induced by the effect of the clearance between the impeller and the casing.
  • the outlet section 44a is formed of an annular slot, axisymmetric. This embodiment may be retained for placement of circumferentially distributed partial slots spaced apart from an annular slot, as in the third embodiment illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • the outlet section 44a is formed of a series of orifices distributed along the annular surface of the casing 34.
  • the orifices constituting the outlet section 44a radially extend the annular upstream portion 44c of the passage of air injection 44 and are formed by in the annular end of an axial flange 34e of the intermediate casing 34.
  • the axial flange 34e is replaced by a separate part formed of a spacer 37 machined separately and attached between the intermediate casing 34 and the rear casing 36, this spacer 37 being pierced with orifices or small inclined slits constituting the outlet section 44a of the air injection passage 44.
  • the spacer 37 forms a separate part which is easier to replace than to change at a time. the intermediate casing 34 and the rear casing 36.
  • the outlet section 44a of the air injection passage 44 is formed of annularly distributed transverse slots implanted via a specific machining of the flange. 34th.
  • the outlet section 44a of the air injection passage 44 opens upstream of the first row of blades 181
  • the air injection system 40 is associated with an air sampling system 50 (see FIG. 9).
  • the air injection system is supplied with air by an air sampling system emerging opposite a row of blades located downstream relative to the row of moving blades in front of which is the air injection passage 44.
  • the air sampling system 50 supplying the air injection system 40 of the invention is made opposite the second row of moving blades located downstream of the row of moving blades in front of the which is the air injection passage
  • FIG. 11 also shows schematically a conventional air sampling system 60, drawing air downstream of the third impeller 185, in the direction of the high pressure turbine and / or other parts of the engine to be ventilated and / or the interior of the aircraft (in particular the cockpit).
  • the size of the section of the outlet section 44a (whether a circumferential slot or a row of orifices) firstly determines the flow rate of the injected air.
  • the 40 further comprises regulating means (not shown) of the air flow entering the air injection passage 44 and allowing the activation or not of the air injection system depending on the operating conditions of the high pressure compressor

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Abstract

L'invention concerne un compresseur de turbomachine comprenant un carter fixe (34, 36) dans lequel sont logés, en étant espacés dans une direction axiale par rapport à l'axe central de la turbomachine, plusieurs étages de compression comportant chacun une rangée d'aubes mobiles suivie d'une rangée d'aubes fixes. De façon caractéristique, le compresseur comporte en outre un système d'injection d'air comprenant au moins un passage d'injection d'air (44) au travers du carter (34, 36) et dont le tronçon de sortie (44a) débouche de façon inclinée en amont et en direction d'une rangée d'aubes mobiles (181), dans une zone en retrait (36d) de la face interne du carter (36). Application à un compresseur haute pression.

Description

Compresseur de turbomachine avec un système d'injection d'air
L'invention concerne un compresseur de turbomachine aéronautique, en particulier un compresseur de turboréacteur, et notamment un compresseur pour les moteurs d'avions. L'invention se rapporte en particulier à un compresseur haute pression. Il s'agit principalement d'un compresseur axial. L'invention se rapporte également à une turbomachine comprenant un tel compresseur.
Un tel compresseur, surtout quand il s'agit d'un compresseur de type haute pression, est un composant critique de la turbomachine, car il détermine les marges de stabilité de cette dernière et est soumis à d'importantes charges mécaniques tt à des températures élevées.
Le compresseur HP d'un turboréacteur est composé de plusieurs étages successifs de compression. Chaque étage est composé d'une rangée ou grille d'aubes mobiles (roue mobile ou rotor) et d'une rangée ou grille d'aubes fixes (roue fixe ou stator).
Lors du passage dans une grille d'aubes fixes (roue fixe), l'air subit une déviation conduisant à lui faire perdre de la vitesse. Dans ces conditions des pertes aérodynamiques par frottements, appelées aussi pertes par diffusion, se produisent. Lors du fonctionnement du moteur, le jeu existant entre les roues mobiles et le carter fixe qui enveloppe le compresseur, constitue un effet technologique majeur qui limite les performances du compresseur haute pression ; il y a dégradation du rendement et de l'opérabilité du compresseur. Les pertes par frottement et par effet de jeu peuvent aller jusqu'à générer des décollements de l'air, entraînant alors le phénomène de « pompage », qui constitue une limitation du domaine d'utilisation du compresseur. Tout dispositif permettant d'étendre la plage de stabilité du compresseur permet d'augmenter les performances du compresseur. Différentes voies ont été proposées pour minimiser ces phénomènes qui dégradent le rendement et la plage de fonctionnement de la turbomachine.
Habituellement, on réalise une recirculation d'air en prélevant de l'air au droit de la tête (ou juste en aval) d'une rangée d'aubes mobiles puis en réinjectant cet air en amont de la tête de cette même rangée d'aubes mobiles. Cette recirculation d'air transite généralement par une cavité ou un passage délimité dans le carter fixe. C'est le cas dans les documents US 2005/0226717 et US 5 474 417. Ces recirculations d'air sont parfois associées à des traitements de carter comme dans le cas du document EP 1 413 771. Toutefois, il persiste un certain nombre de problèmes liés notamment à la perturbation sensible du flux d'air à l'emplacement d'injection de l'air recyclé.
Dans le cas du document US 7 077 623 B2, on met en œuvre une recirculation d'air entre plusieurs étages de compression successifs, par l'intérieur des aubes et par le carter qui porte les aubes, d'une part le long des rangées d'aubes fixes et d'autre part le long des rangées d'aubes mobiles. Cette solution est complexe à mettre en œuvre.
Les documents DE 10 2005 052466, GB 504,214, EP 0719 908, US 2005/0226717 et NL 45 457 prévoient un système d'injection d'air comprenant au moins un passage d'injection d'air dont le tronçon de sortie débouche de façon inclinée en amont et en direction d'une rangée d'aubes mobiles.
La présente invention a pour objectif de proposer un compresseur permettant de réduire l'impact de l'effet du jeu entre les roues mobiles et le carter sur les performances et l'opérabilité du compresseur.
On cherche également à mettre en place un dispositif assurant un gain de performance globale du système propulsif et s'intégrant dans la technologie de moteur.
A cet effet, selon la présente invention, on prévoit que le compresseur de turbomachine comprenant un carter fixe dans lequel sont logés, en étant espacés dans une direction axiale par rapport à l'axe central de la turbomachine, plusieurs étages de compression comportant chacun une rangée d'aubes mobiles (roue mobile/rotor) suivie d'une rangée d'aubes fixes (roue fixe/stator), est caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système d'injection d'air comprenant au moins un passage d'injection d'air au travers du carter et dont le tronçon de sortie débouche de façon inclinée (angle alpha) en amont et en direction d'une rangée d'aubes mobiles, dans une zone en retrait (appelée « trench ») de la face interne du carter, qui fait face à ladite rangée d'aubes mobiles. De cette manière, on comprend que le système d'injection d'air permet, du fait de la géométrie du tronçon de sortie et du carter, et en particulier de Ia localisation de ce tronçon de sortie du passage d'injection d'air au niveau d'une zone en retrait de la face interne du carter qui s'étend en regard d'une rangée d'aubes mobiles et en amont de celle-ci, d'injecter de l'air en amont de ladite rangée d'aubes mobiles sans perturber significativement le flux d'air.
Un tel système d'injection d'air permet d'améliorer très significativement la plage de fonctionnement du compresseur ; le système d'injection d'air permet l'injection d'un petit débit d'air en amont d'une des roues mobiles dirigée vers l'aval, qui est préférentiel lement mais non exclusivement la première roue mobile du compresseur, et qui permet ainsi de limiter les pertes de performances associées au jeu entre la roue mobile et le carter.
Cette solution présente aussi l'avantage supplémentaire, de permettre, par une disposition spécifique de la technologie du carter du turboréacteur, d'être implantée sans augmenter significativement la masse du carter.
De préférence, le carter fixe comporte, d'amont en aval, un carter intermédiaire et un carter arrière reliés l'un à l'autre par des brides annulaires. Le passage d'injection d'air est alors délimité entre la bride annulaire du carter arrière et la bride annulaire du carter intermédiaire.
De cette façon, en utilisant la zone inter-brides comme emplacement pour le passage d'injection d'air, on permet une mise en œuvre aisée de l'invention, lors de la fabrication ou lors d'une adaptation du compresseur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels ;
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un turboréacteur comportant un compresseur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle très agrandie du détail II de la figure 1 en perspective montrant le passage d'injection d'air ;
- la figure 3 est une vue schématique illustrant le positionnement du passage d'injection d'air par rapport à la rangée d'aubes mobiles qui est traitée ; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 pour une variante de la forme du passage d'injection d'air ; - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective partielle des pièces appartenant au système d'injection d'air selon un premier mode de réalisation, à savoir une fente d'injection d'air circonférentielle délimitée entre le carter intermédiaire et le carter arrière du compresseur haute- pression
- la figure 7 est une vue en perspective partielle d'un système d'injection d'air selon un deuxième mode de réalisation, à savoir une rangée d'injecteurs discrets usinés directement dans le carter intermédiaire - la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 7 pour une variante de réalisation du deuxième mode de réalisation, à savoir une rangée d'injecteurs (trous ou petites fentes) disposés sur une pièce supplémentaire montée entre le carter intermédiaire et le carter arrière du compresseur haute pression - les figures 9 et 10 sont des vues en perspective partielle du système d'injection d'air selon un troisième mode de réalisation, à savoir un ensemble de fentes transversales, réparties sur la circonférence
- la figure 11 illustre schématiquement une implantation possible de l'ensemble du système d'injection d'air dans un turboréacteur. La figure 1 montre partiellement un turboréacteur 10 d'axe X-X' qui comporte classiquement une nacelle périphérique 12 (représentée partiellement) dans laquelle sont situés, de gauche à droite sur la figure 1 (soit d'amont en aval -si l'on considère le flux d'air- ou d'avant en arrière), successivement la soufflante 14, un compresseur basse pression 16, un compresseur haute pression 18 et une chambre de combustion 20 en aval de laquelle est disposée une turbine (non représentée).
L'enveloppe extérieure ou carter fixe 30 du compresseur basse pression 16 et du compresseur haute pression 18 est formé de trois portions de carters reliées deux à deux par des brides annulaires : un carter avant 32 entourant le compresseur basse pression 16, un carter intermédiaire 34 et un carter arrière 36 entourant le compresseur haute pression 18.
Si l'on se rapporte aux figures 2 à 8, on visualise plus précisément l'agencement réalisé selon l'invention entre les deux brides annulaires 34a et 36a reliant entre eux le carter intermédiaire 34 et le carter arrière 36 par une liaison boulonnée 38 (alésages filetés 341 et 361 dans les brides 34a, 36a reliées par vis 38a et boulon 38b).
Le système d'injection d'air 40 comporte des moyens d'amenée d'air 42 sous la forme d'un conduit 42a et d'un raccord fileté 42b monté sur une ouverture 36b traversant la bride 36a et alimentant ainsi en air un ou plusieurs passage(s) d'injection d'air 44 vers la veine 48, ce(s) passage(s) d'injection d'air 44 étant réalisé(s) entre les brides 34a et 36a et débouchant sur la face interne du carter 30 en amont d'une rangée d'aubes mobiles. Sur les figures 2 à 8, on a représenté une portion du carter 30 présentant un seul passage d'injection d'air annulaire 44 relié au conduit d'amenée d'air 42a par un seul raccord fileté 42b.
La figure 9 illustre une variante dans laquelle le système d'injection d'air 40 comporte plusieurs passages d'injection d'air 44 régulièrement répartis sur la circonférence de la face interne du carter 30, entre les brides 34a, 36a : sur la figure 9, on voit que la sortie (tronçon de sortie 44a) de l'un de ces multiples passages d'injection d'air 44 séparés.
Sur cette figure 9, le tronçon de sortie 44a est, comme pour la figure 8, constitué d'une fente. Chaque passage d'injection d'air 44 est relié par un raccord fileté aux moyens d'amenée d'air 42. Le nombre et la répartition exact de ces passage d'injection d'air 44 sera déterminé en fonction de la taille du moteur et des contraintes d'installation.
Ainsi, de par sa localisation, le passage d'injection d'air annulaire 44 est très facilement obtenu par usinage (notamment sur un tour d'usinage) des faces des brides 34a et 36a destinées à venir l'une contre l'autre lors de l'assemblage du carter 30, et de la zone en retrait 36d si elle n'est pas déjà présente. En particulier, il faut relever que grâce à cette implantation inter-brîdes, la formation de ce (ou ces) passage d'injection d'air 44 peut être mise en œuvre sur du matériel préexistant
Si l'on se reporte à la figure 3 représentant la forme du passage d'injection d'air 44 en coupe axial selon l'axe X-X' du turbo réacteur, il apparaît que cette forme permet une pénétration du flux d'air (flèche 46) depuis le passage d'injection d'air 44 en direction et en amont d'une rangée d'aubes mobiles 181, de façon inclinée et tangentiellement à la face interne 36c du carter de compresseur 36. Plus précisément, on relève que le passage d'injection d'air 44 comporte :
- un tronçon amont 44c dirigé radialement, et
- un tronçon de sortie 44a qui débouche de façon inclinée dans la veine moteur 48 : ce tronçon de sortie 44a forme un angle oc aigu
(compris entre O et 45°, et de préférence entre 10 et 20, et en particulier de l'ordre de 15°) avec la face interne 34c du carter intermédiaire 34 qui est Ia face du carter qui est située en amont (à l'avant) du système d'injection d'air 40. En outre, ce tronçon de sortie 44a présente en coupe axial une forme courbe progressive, convexe côté aval (carter arrière 36) et concave côté amont (carter intermédiaire 34), s'appuyant sur un bourrelet 36e qui vient se raccorder tangentiellement avec une zone en retrait 36d (également dénommée « trench ») de la face interne 36c du carter arrière 36.
Cette zone en retrait 36d forme un angle aigu β de faible valeur avec la face interne 34c du carter intermédiaire 34 et avec la face interne 36c du carter arrière 36 située en dehors de la zone en retrait 36d qui fait face à la rangée d'aubes mobiles 181, et ceci pour que la zone en retrait 36d se raccorde progressivement, en aval de la rangée d'aubes mobiles 181 correspondante, avec la face interne 36c du carter arrière 36.
Selon la présente invention, on entend pour la zone en retrait
36d qui fait face à ladite rangée d'aubes mobiles 181, uniquement le cas où cette zone en retrait est directement délimitée par la face interne 36c du carter arrière 36.
Une telle zone en retrait 36d permet classiquement d'améliorer les performances en minimisant la perturbation correspondant au tourbillon de jeu sur le flux principal. Dans Ie cas présent, Ie retrait vis à vis de Ia veine 48 permet, en outre, d'optimiser l'implantation de l'injecteur et d'assurer une direction d'injection avec un angle α optimum (compris entre 0 et 45°, et de préférence entre 10 et 20, et en particulier de l'ordre de 15°).
Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 4, la zone en retrait 36d est raccordée au bourrelet 36e du passage d'injection d'air 44, sur la face interne 36c du carter arrière 36, non pas par une paroi courbe comme sur la figure 3, mais par une paroi 36g, 36h présentant une double pente. Cette forme permet d'assurer l'implantation du système d'injection d'air 40 de façon suffisamment rasante vis à vis de la veine 48 même dans le cas où la bride 34a du carter intermédiaire 34 n'est pas située suffisamment en amont de la première roue mobile 181. Le passage d'injection d'air 44 comporte en outre un tronçon
44b avec une section rétrécie par rapport au tronçon amont 44c, située en amont du tronçon de sortie 44a, entre le tronçon amont 44c et le tronçon de sortie 44a ; c'est la forme spécifique du bourrelet 36e formé sur la face de la bride 36a tournée vers le carter intermédiaire 34 qui permet cette réduction de section par rapport au tronçon amont 44c du passage d'injection d'air 44.
Globalement, le tronçon de sortie 44a forme un coude depuis un tronçon amont 44c du passage d'injection d'air 44 dirigé radialement en direction de la veine moteur 48 dirigée axialement, sa face interne formant un congé 34d du coté du carter intermédiaire 34 et un bourrelet 36e du côté du carter arrière 36.
Grâce au tronçon 44b avec une section rétrécie, on réalise une accélération du flux d'air jusqu'à vitesse pouvant atteindre 0.8 à 1.2 Mach, soit un écoulement transsonïque. De cette façon, on réalise l'injection dirigée d'un petit débit d'air à forte vitesse en amont de la tête des aubes d'une roue mobile, ce qui permet de limiter la dégradation de performance du compresseur liée aux pertes de pression induites par l'effet du jeu entre la roue mobile et le carter. Selon le premier mode de réalisation représenté sur les figures
2 à 6, le tronçon de sortie 44a est formé d'une fente annulaire, axisymétrique. Ce mode de réalisation peut être conservé pour la mise en place de fentes partielles réparties sur la circonférence et espacées en remplacement d'une fente annulaire, comme dans le troisième mode de réalisation illustré sur les figures 9 et 10.
Alternativement, selon un deuxième mode de réalisation, comme il apparaît sur la figure 7, le tronçon de sortie 44a est formé d'une série d'orifices répartis le long de la surface annulaire du carter 34
Dans ce cas, les orifices constituant le tronçon de sortie 44a prolongent radialement le tronçon amont 44c annulaire du passage d'injection d'air 44 et sont formés par dans l'extrémité annulaire d'une bride axiale 34e du carter intermédiaire 34.
Selon une variante, représentée sur la figure 8, de ce deuxième mode de réalisation la bride axiale 34e est remplacée par une pièce séparée formée d'une entretoise 37 usinée séparément et rapportée entre le carter intermédiaire 34 et le carter arrière 36, cette entretoise 37 étant percées d'orifices ou de petites fentes inclinés constituant le tronçon de sortie 44a du passage d'injection d'air 44. Ainsi, l'entretoise 37 forme une pièce séparée qu'il est plus aisé de remplacer que de changer à la fois le carter intermédiaire 34 et le carter arrière 36.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention visible sur les figures 9 et 10, le tronçon de sortie 44a du passage d'injection d'air 44 est formée de fentes transversales réparties de façon annulaire et implantées via un usinage spécifique de la bride 34e. De préférence, le tronçon de sortie 44a du passage d'injection d'air 44 débouche en amont de la première rangée d'aubes mobiles 181
(voir les figures 1 et 9), en aval des aubes d'entrées 180 ou IGV (inlet guide vanes).
Cependant, on peut placer le passage d'injection d'air 44 en amont d'une autre ou de plusieurs rangée(s) d'aubes mobiles parmi les rangées d'aubes mobiles 181, 183, 185 et 187, lesquelles sont intercalées entre les rangées d'aubes fixes 182, 184, 186 et 188.
Le système d'injection d'air 40 est associé à un système de prélèvement d'air 50 (voir sur la figure 9). A cet effet, le système d'injection d'air est alimenté en air par un système de prélèvement d'air débouchant en regard d'une rangée d'aubes mobiles située en aval par rapport à la rangée d'aubes mobiles en avant de laquelle se trouve le passage d'injection d'air 44.
Avantageusement, le système de prélèvement de l'air 50 alimentant le système d'injection d'air 40 de l'invention est réalisé en regard de la deuxième rangée d'aubes mobiles située en aval de la rangée d'aubes mobiles en avant de laquelle se trouve le passage d'injection d'air
44.
C'est le cas de l'exemple de la figure 11 sur laquelle le tronçon de sortie 44a du passage d'injection d'air 44 débouche en amont de la première rangée d'aubes mobiles 181 et le système de prélèvement d'air 50 est alimenté en regard de Ia troisième rangée d'aubes mobiles 185. Un exemple de mise en œuvre d'une telle implantation a permis de réduire la consommation spécifique en carburant du moteur.
Il faut noter que l'on forme, grâce au système de prélèvement d'air 50 et au système d'injection d'air 40, une circulation d'air auto alimentée du seul fait de la différence de pression entre l'emplacement de la veine moteur 48 où s'effectue le prélèvement d'air et l'emplacement de la veine moteur 48 où s'effectue l'injection d'air.
Sur cette figure 11, a également été représenté de façon schématique un système de prélèvement d'air classique 60, prélevant de l'air en aval de la troisième roue d'aubes mobiles 185, en direction de la turbine haute pression et/ou d'autres parties du moteur à ventiler et/ou de l'intérieur de l'avion (en particulier de l'habitacle).
On comprend que la taille de la section du tronçon de sortie 44a (que ce soit une fente circonférentielle ou une rangée d'orifices) conditionne en premier lieu le débit de sortie de l'air injecté.
De façon optionnelle, on prévoit que le système d'injection d'air
40 comprend en outre des moyens de régulation (non représentés) du débit d'air pénétrant dans le passage d'injection d'air 44 et permettant l'activation ou non du système d'injection d'air en fonction des conditions de fonctionnement du compresseur haute pression
II faut relever que le compresseur haute pression 18, équipé, conformément à l'invention, du système d'injection 40 et du système de prélèvement d'air 50 décrits précédemment, améliore la consommation spécifique en carburant du moteur par recyclage de l'air à l'intérieur même du compresseur. En effet les dispositifs d'aspiration de l'air sur l'étage rotorique et de réinjection permettent d'améliorer les performances dans une proportion supérieure aux pertes inhérentes au circuit de recyclage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Compresseur (18) de turbomachine comprenant un carter fixe (32, 34, 36) dans lequel sont logés, en étant espacés dans une direction axiale par rapport à l'axe central de la turbomachine, plusieurs étages de compression comportant chacun une rangée d'aubes mobiles (181, 183, 185, 187) suivie d'une rangée d'aubes fixes (182, 184, 186, 188), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système d'injection d'air (40) comprenant au moins un passage d'injection d'air (44) au travers du carter (34, 36) et dont le tronçon de sortie (44a) débouche de façon inclinée en amont et en direction d'une rangée d'aubes mobiles (181), dans une zone en retrait (36d) de la face interne du carter (36), qui fait face à ladite rangée d'aubes mobiles (181).
2. Compresseur (18) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon de sortie (44a) forme un coude.
3. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage d'injection d'air présente, en amont du tronçon de sortie (44a), un tronçon (44b) avec une section rétrécie.
4. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon de sortie
(44a) débouche en amont de la première rangée d'aubes mobiles (181).
5. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon de sortie (44a) forme un angle α aigu avec la face interne (34c) du carter (34) située en amont du système d'injection d'air (40).
6. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage d'injection d'air (44) est annulaire.
7. Compresseur (18) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tronçon de sortie (44a) est formé d'une fente annulaire.
8. Compresseur (18) selon Ia revendication I1 caractérisé en ce que le tronçon de sortie (44a) est formé d'une série d'orifices répartis le long de la surface annulaire du carter. il
9. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que Ie système d'injection d'air est alimenté en air par un système de prélèvement d'air (50) débouchant en regard d'une rangée d'aubes mobiles située en aval par rapport à la rangée d'aubes mobiles en avant de laquelle se trouve le passage d'injection d'air (44).
10. Compresseur (18) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le prélèvement de l'air est réalisé en regard de la deuxième rangée d'aubes mobiles (185) située en aval de la rangée d'aubes mobiles (181) en avant de laquelle se trouve le passage d'injection (44).
11. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'injection d'air comprend en outre des moyens de régulation du débit d'air pénétrant dans le passage d'injection d'air (44).
12. Compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un compresseur haute pression.
13. Compresseur (18) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le carter fixe comporte, d'amont en aval, un carter intermédiaire (34) et un carter arrière (36) reliés l'un à l'autre par des brides annulaires (34a, 36a), et en ce que le passage d'injection d'air (44) est délimité entre la bride annulaire (36a) du carter arrière (36) et la bride annulaire (34a) du carter intermédiaire (34).
14. Turbomachine (10) comprenant un compresseur (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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