WO2013083937A1 - Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d'une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison - Google Patents

Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d'une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison Download PDF

Info

Publication number
WO2013083937A1
WO2013083937A1 PCT/FR2012/052865 FR2012052865W WO2013083937A1 WO 2013083937 A1 WO2013083937 A1 WO 2013083937A1 FR 2012052865 W FR2012052865 W FR 2012052865W WO 2013083937 A1 WO2013083937 A1 WO 2013083937A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connecting element
barrel
flow
shaft
equal
Prior art date
Application number
PCT/FR2012/052865
Other languages
English (en)
Inventor
François Robert BELLABAL
Eric De Vulpillieres
Original Assignee
SNECMA société anonyme
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA société anonyme filed Critical SNECMA société anonyme
Priority to US14/362,267 priority Critical patent/US20140311161A1/en
Publication of WO2013083937A1 publication Critical patent/WO2013083937A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/80—Couplings or connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/30—Flow characteristics
    • F05D2210/33—Turbulent flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor with roughened surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

Abstract

Selon l'invention, le procédé pour réaliser un élément de liaison (12), disposé entre deux pièces (5, 11) d'une structure (1), notamment de turboréacteur, qui est soumis à des efforts de compression et/ou de traction et qui est formé d'un fût (14) creux plongé, au moins partielle¬ ment, dans un flux d'air (Ff) s'écoulant entre les deux pièces (5, 11), est caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on dimensionne la largeur du maître couple associé au fût (14) de l'élément de liaison (12), dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût en fonction de la résistance mécanique et de la masse souhaitées et des caractéristiques du flux d'air (Ff); et on travaille la surface externe du fût (14) de l'élément de liaison (12), sur au moins une partie, pour lui appliquer un état de surface dont la rugosité moyenne arithmétique est au moins égale à 20 micromètres, de manière à réduire la traînée de l'élément de liaison ainsi dimensionné par rapport à un élément de liaison lisse de même diamètre.

Description

PROCEDE POUR REALISER UN ELEMENT DE LIAISON DISPOSE ENTRE DEUX PIECES D'UNE STRUCTURE, ELEMENT DE LIAISON ET TURBOMOTEUR A DOUBLE FLUX COMPRENANT UN TEL ELEMENT DE LIAISON
La présente invention concerne les turbomoteurs à double flux et les organes assurant la liaison entre leurs différentes pièces. En particulier, la présente invention se rapporte aux bielles de maintien assurant la tenue mécanique du canal extérieur de flux froid des turbomoteurs à double flux.
Bien qu'elle soit bien adaptée à de telles bielles de maintien, la présente invention n'est toutefois pas limitée à cette application et pourrait également trouver un intérêt pour tout autre élément de liaison, plongé dans un écoulement d'air, soumis à des efforts de compression et/ou de traction.
On sait que, de façon connue, un turbomoteur à double flux comporte :
- un générateur de flux chaud (encore désigné flux primaire) qui s'étend selon un axe longitudinal et qui est accroché par l'intermédiaire d'une attache avant et d'une attache arrière à un mât de suspension appartenant, par exemple, à la structure d'un aéronef. L'attache avant et l'attache arrière sont fixées respectivement sur le carter intermédiaire d'un compresseur haute-pression et sur le carter d'échappement du flux chaud (ou sur un anneau structural relié audit carter d'échappement du flux chaud par l'intermédiaire d'éléments de liaison, par exemple des bielles) ;
- une soufflante de flux froid dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe longitudinal du générateur de flux chaud qui entraîne celle-ci en rotation ; et
- une nacelle qui entoure le générateur de flux chaud et la soufflante de flux froid et qui délimite un canal extérieur de flux froid (encore désigné par l'acronyme anglais OFD pour « Outer Fan Duct »), axisymétrique par rapport à l'axe longitudinal du générateur de flux chaud et à section annulaire autour de ce dernier. La nacelle est délimitée, à son extrémité amont, par un orifice d'entrée d'air et, à son extrémité aval, par un orifice de sortie du flux froid. Le flux froid, comprimé par la soufflante, est ainsi guidé vers l'extérieur par le canal OFD.
En outre, la nacelle d'un tel turbomoteur à double flux est généralement fixée sur le carter entourant la soufflante, par l'intermédiaire d'une fixation amont, et sur le générateur de flux chaud, par l'intermédiaire d'une fixation aval sur un anneau de support de nacelle porté par le carter d'échappement. En particulier, la liaison entre l'anneau de support et le carter d'échappement est obtenue par des éléments de liaison traversant le flux d'air froid. Ces éléments de liaison, qui travaillent en compression, sont dimensionnés de façon à assurer une résistance au flambage prédéterminée. Ils peuvent se présenter sous forme de bielles à fût tabulaire reliées, d'une part, à l'anneau de support et, d'autre part, au carter d'échappement, ce qui permet une réduction importante de la masse associée à cette liaison. Dans ce dernier cas, la liaison est assurée par un treillis de bielles, généralement formé de six ou de huit bielles qui peuvent être alignées deux à deux et être rattachées en six ou huit points à l'anneau de support. Des chapes prévues sur le carter d'échappement permettent l'attache des extrémités longitudinales des bielles sur ce dernier.
On sait de plus que l'interaction du flux d'air froid et des bielles qui le traversent engendre d'importantes pertes de charge, qui dégradent les performances aérodynamiques du turbomoteur. En effet, lorsque le fût tubulaire des bielles est à section circulaire, le décollement prématuré de la couche limite de la surface externe du fût provoque une importante re- circulation de l'écoulement en aval de la surface frontale dudit fût.
Aussi, afin de réduire les pertes de charge provoquées par l'interaction bielles-flux d'air froid, il est connu :
- soit de réduire le diamètre du fût tubulaire à section circulaire des bielles (et donc son maître-couple). Cependant, la réduction du diamètre du fût impose un renforcement de la paroi tubulaire de celui-ci par une augmentation de son épaisseur, afin de présenter la même résistance au flambage qu'un fût de diamètre supérieur. Or, un tel renforcement occasionne une augmentation notable de la masse des bielles, ce qui ne peut être souhaitable ;
- soit de profiler le fût des bielles pour en diminuer la traînée induite. Une section transversale elliptique creuse du fût des bielles s'est révélée comme le meilleur compromis entre la masse et Γ aérodynamisme des bielles. Toutefois, la réalisation d'un fût elliptique creux s'avère complexe et donc coûteuse. De plus, des rotules d'extrémité des bielles, destinées à être montées sur les chapes correspondantes du carter d'échappement, sont généralement vissées dans des alésages appropriés du fût profilé, de sorte que celui-ci reste libre de tourner autour de son axe longitudinal. Dans ce dernier cas, la maîtrise de l'orientation du pro- fil du fût devient problématique. Une orientation inadaptée du fût par rapport à la direction de l'écoulement du flux d'air froid - voire même l'apparition d'un phénomène d'instabilité aéroélastique (également désigné effet de flutter) susceptible d'aboutir à une rupture des bielles - peut en effet être observée, dégradant ainsi sensiblement les performances du tur- bomoteur.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et, notamment, de réduire la masse des éléments de liaison et/ou les pertes de charge créées par l'interaction flux d'air - éléments de liaison, lorsque ces derniers sont plongés dans un écoulement d'air.
A cette fin, selon l'invention, le procédé pour réaliser un élément de liaison, disposé entre deux pièces d'une structure, notamment de turboréacteur qui est soumis à des efforts de compression et/ou de traction et qui est formé d'un fût longitudinal plongé, au moins partiellement, dans un flux d'air s'écoulant entre les deux pièces, de nombre de Reynolds supérieur à 104 est remarquable par le fait qu'il comprend les étapes suivantes :
- on dimensionne la largeur du maître couple associé au fut de l'élément de liaison, dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût, en fonction de la résistance mécanique et de la masse souhaitées et des caractéristiques du flux d'air ; et
- on travaille la surface externe du fût de l'élément de liaison, sur au moins une partie, pour lui appliquer un état de surface dont la rugosité moyenne arithmétique est au moins égale à
20 micromètres, de manière à réduire la traînée de l'élément de liaison ainsi dimensionné par rapport à la traînée induite par un fût lisse de même dimension.
Dans la suite, on entend par « maître-couple » la surface de projection orthogonale du fût de l'élément de liaison sur un plan orthogonal à la direction d'écoulement du flux d'air.
Plus particulièrement, le degré de rugosité Ra/D est choisi entre 10~4 et 10"1 pour un nombre de Reynolds compris entre 4xl04 et 3xl05.
On connaît le document US 4 636 669 qui porte sur un ventilateur avec des entretoises reliant le moyeu à un carter balayées par l'air entraîné par les pales du ventilateur. Les entretoises sont rugueuses. Cependant le nombre de Reynolds de l'écoulement autour des entretoi- ses pour ce type de machine est très inférieur à celui des machines de la catégorie des turboréacteurs. Il est dans un rapport de 1 à 60. Les conditions mécaniques et aérodynamiques ne sont pas comparables.
La présente invention concerne également un élément de liaison destiné à être disposé entre deux pièces d'une structure, ledit élément de liaison étant soumis à des efforts de com- pression et/ou de traction et étant formé d'un fût creux longitudinal plongé, au moins partiellement, dans un flux d'air s'écoulant entre les deux pièces et qui est remarquable :
- par le fait que la largeur du maître-couple associé au fût de l'élément de liaison, dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût, est au moins égale à 20 millimètres ; et - par le fait qu'au moins une partie, de préférence l'intégralité, de la surface externe du fût de l'élément de liaison présente une rugosité moyenne arithmétique Ra au moins égale à 20 micromètres.
Ainsi, grâce à l'invention, la rugosité de la surface externe du fût de l'élément de liai- son augmente les turbulences de l'écoulement du flux d'air au voisinage immédiat de la surface externe, ce qui conduit à retarder le décollement de la couche limite (la dépression créée à l'aval de l'élément de liaison étant réduite) et à diminuer sensiblement la traînée de forme de l'élément de liaison. Cela améliore nettement le gain de perte de charge.
Autrement dit, la rugosité de l'élément de liaison permet de retarder le décollement de la couche limite. En effet, le nombre de Reynolds Re - qui caractérise l'écoulement du flux d'air (en particulier la nature de son régime, à savoir laminaire, transitoire ou turbulent) - est proportionnel à une dimension caractéristique de l'élément de liaison (par exemple son diamètre lorsqu'il est à section circulaire), de sorte que plus cette dimension caractéristique est grande, plus le nombre de Reynolds Re associé est important. Or, il a été démontré que le gain de perte de charge obtenu en retardant le décollement de la couche limite est d'autant plus important que le nombre de Reynolds d'un écoulement autour d'un objet est élevé.
Le grand mérite de la Demanderesse a donc été de déterminer un état de surface de l'élément de liaison adapté lui conférant une rugosité qui retarde au maximum le décollement de la couche limite associée, de manière à optimiser le coefficient de traînée de forme de l'élément de liaison. Ainsi faisant, la Demanderesse est allée à l'encontre des préjugés actuels, selon lesquels on cherche à obtenir une surface externe de l'élément de liaison qui soit la plus lisse possible pour diminuer la traînée de forme.
De cette façon, on peut, grâce à l'invention, réduire la masse d'un élément de liaison tubulaire en augmentant sa section transversale et en diminuant l'épaisseur de sa paroi latérale (tout en satisfaisant aux critères de résistance au flambage imposés), l'augmentation de la perte de charge associée étant compensée par une diminution du coefficient de traînée de forme de l'élément de liaison obtenue en optimisant la rugosité de la surface externe de celui- ci.
Par une optimisation de l'association du nombre de Reynolds Re du flux d'air et de la rugosité de la surface externe de l'élément de liaison, la perte de charge peut être diminuée jusqu'à 60% par rapport à un élément de liaison de dimension caractéristique équivalente à surface lisse. De façon avantageuse, pour obtenir la rugosité précitée, la surface externe du fût peut appartenir, au moins en partie, au groupe de surfaces suivant :
- surface sablée ;
- surface alvéolée ;
- surface microbillée ;
- surface striée longitudinalement ;
- surface comportant des facettes longitudinales.
On notera qu'une combinaison de ces différentes surfaces peut également être envisageable.
En outre, le rapport de la largeur du maître-couple associé au fût, suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût, sur la corde aérodynamique du fût est de préférence compris entre 0,25 et 1,05.
En particulier, la section transversale du fût peut avantageusement être circulaire ou elliptique.
De préférence, le fût de l'élément de liaison est tubulaire et présente une épaisseur de paroi latérale au moins égale à 0,8 mm et au plus égale à 5 mm.
Ainsi, dans le cas d'un fût d'élément de liaison à section transversale circulaire :
- si, à l'origine, le diamètre externe du fût est important (par exemple 40 mm), alors le passage d'une surface externe lisse à surface externe rugueuse conforme à l'invention permet de réduire notablement les perturbations aérodynamiques provoquées par l'élément de liaison (jusqu'à 60% de pertes de charge en moins), sans modification du diamètre externe d'origine de celui-ci ;
- si, à l'origine, le diamètre externe du fût est faible (par exemple 20 mm), alors l'augmentation du diamètre du fût (par exemple de 20 mm à 40 mm) combinée au traite- ment de la surface externe du fût de lisse à rugueuse permettent une diminution de l'épaisseur de la paroi latérale du fût, ce qui s'accompagne d'une réduction de la masse de celui-ci (pour une même résistance au flambage), sans pour autant dégrader (ou sinon très légèrement) le coefficient de traînée de forme de l'élément de liaison.
Par rapport à un élément de liaison tubulaire profilé à section transversale elliptique, l'élément de liaison à section circulaire de l'invention présente notamment les avantages suivants :
- la masse et/ou les pertes de charge associées sont réduites ; - la fabrication est grandement facilitée, ce qui réduit sensiblement son coût d'industrialisation ;
- il n'existe aucun risque d'instabilité aéroélastique, de sorte qu'aucun blocage en rotation du fût n'est nécessaire.
Selon un premier exemple numérique donné simplement à titre illustratif mais nullement limitatif, la largeur du maître-couple associé au fût, suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût, est égale à 40 millimètres et la surface externe dudit fût présente, au moins sur une partie, une rugosité moyenne arithmétique Ra égale à 70 micromètres.
De même, selon un second exemple numérique conforme à l'invention, la largeur du maître-couple associé au fût, suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal du fût, est égale à 30 millimètres et la surface externe dudit fût présente, au moins sur une partie, une rugosité moyenne arithmétique Ra égale à 100 micromètres.
Dans un mode de réalisation conforme à la présente invention, l'élément de liaison se présente sous la forme d'une bielle qui comporte des moyens d'attache, de préférence une rotule, à chacune de ses extrémités longitudinales.
Par ailleurs, la présente invention concerne encore un turbomoteur à double flux comprenant :
- un générateur de flux chaud s 'étendant selon un axe longitudinal Z-Z et comprenant un carter d'échappement du flux chaud au voisinage de son extrémité aval ;
- une soufflante de flux froid entraînée en rotation par le générateur de flux chaud ;
- une nacelle qui entoure, au moins en partie, le générateur de flux chaud et la soufflante de flux froid et qui délimite un canal extérieur de flux froid ; et
- un anneau de support de la nacelle qui est porté par des éléments de liaison attachés au carter d'échappement et plongés, au moins partiellement, dans le flux d'air froid du canal extérieur,
qui est remarquable en ce que lesdits éléments de liaison sont du type de celui décrit ci- dessus.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une coupe axiale stylisée d'un turbomoteur à double flux conforme à la présente invention.
La figure 2 représente partiellement, dans une vue schématique en perspective, l'arrière du turbomoteur de la figure 1. La figure 3 montre de façon partielle, dans une vue schématique en perspective, des bielles conformes à l'invention assurant la liaison du carter d'échappement et de l'anneau de support de la nacelle du turbomoteur de la figure 1.
Les figures 4A à 4D représentent schématiquement, dans une vue en élévation, une bielle conforme à l'invention, dont la surface externe est respectivement striée (figure 4A), alvéolée (figure 4B), microbillée (figure 4C) et à facettes (figure 4D).
La figure 5 est une coupe schématique transversale agrandie de la bielle de la figure 4C, selon la ligne V-V.
La figure 6 illustre un diagramme qui représente l'évolution du coefficient de traînée d'une bielle en fonction du diamètre de celle-ci, pour différentes rugosités de sa surface externe.
La figure 7 illustre un diagramme qui représente l'évolution du coefficient de traînée d'une bielle en fonction du nombre de Reynolds pour différentes rugosités.
La figure 8 illustre un diagramme qui représente l'évolution du degré de rugosité en fonction du nombre de Reynolds.
Sur la figure 1 , on a représenté, de façon stylisée, un turbomoteur à double flux 1 qui comprend, de façon usuelle :
- un générateur 2 de flux chaud (encore désigné flux primaire et symbolisé par la flèche Fc) qui s'étend selon un axe longitudinal Z-Z et se termine, à son extrémité aval, par un cône arrière 3 enveloppé, au moins en partie, par une tuyère flux chaud 4. Le générateur de flux chaud 2 comporte également un carter d'échappement 5 participant à sa structure, au voisinage de son extrémité aval. Le flux d'air chaud Fc traverse ainsi le générateur 2 pour être éjecté à l'extérieur de celui-ci par la tuyère 4 ;
- une soufflante 6 de flux froid (encore désigné flux secondaire et symbolisé par la flèche Ff), dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe longitudinal Z-Z du générateur de flux chaud 2 qui l'entraîne en rotation ; et
- une nacelle 7 qui entoure le générateur de flux chaud 2 et la soufflante 6 et qui délimite un canal extérieur 8 de flux froid OFD, axisymétrique par rapport à l'axe longitudinal Z-Z du générateur de flux chaud 2 et à section annulaire autour de ce dernier. La nacelle 7 est dé- limitée, à son extrémité amont, par un orifice 9 d'entrée d'air et, à son extrémité aval, par un orifice 10 de sortie du flux froid Ff. Ledit flux froid Ff, comprimé par la soufflante 6, est guidé par le canal extérieur 8 et expulsé de celui-ci au niveau de l'orifice de sortie 10. En outre, comme le montrent les figures 1 à 3, la nacelle 7 est rattachée au générateur de flux chaud 2 par l'intermédiaire d'une fixation amont sur le carter entourant la soufflante 6 et d'une fixation aval sur un anneau de support 11 entourant le carter d'échappement 5 qui le porte. La liaison entre l'anneau de support 11 et le carter d'échappement 5 est réalisée par un treillis de six bielles métalliques 12 traversant le flux d'air froid Ff, chacune des bielles 12 étant reliée à l'anneau de support 11 et au carter d'échappement 5. Les efforts associés au maintien de l'anneau de support 11 sont ainsi transmis au carter d'échappement 5 par les bielles 12.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, chaque bielle 12 comporte un fût longitudinal tu- bulaire 14 à section circulaire, de longueur L comprise par exemple entre 300 mm et 700 mm, qui comporte, à chacune de ses deux extrémités, une rotule de fixation 15. La paroi latérale du fût tubulaire 14 présente une épaisseur e (figure 5).
Les rotules de fixation 15 peuvent comporter un pied cylindrique fileté (non représenté) destiné à être vissé dans le canal longitudinal du fût 14 pourvu d'un filetage complémen- taire.
Une des deux rotules 15 de chaque bielle 12 est montée sur une chape 16 qui appartient au carter d'échappement 5 et qui comporte deux oreilles 17 percées entre lesquelles est disposée une rotule 15. La chape 16 et la rotule 15 associée sont alors traversées par une vis 18, de manière à définir une liaison pivot.
Telles que représentées sur la figure 3, les bielles 12 sont disposées, deux à deux, sensiblement tangentiellement au carter d'échappement 5 et définissent ainsi sensiblement un triangle dont les sommets sont situés sur l'anneau de support 11.
Selon l'invention, afin de réduire la traînée de forme engendrée par l'interaction du flux d'air froid Ff et de chacune des bielles 12, la largeur D du maître-couple associé au fût 14 des bielles 12 - cette largeur D étant définie suivant une direction orthogonale à l'axe longitudinal X-X dudit fût 14 - est choisie au moins égale à 20 millimètres. On notera que, dans l'exemple décrit, la largeur D correspond au diamètre du fût 14 à section circulaire.
En outre, comme le montrent les figures 4A à 4B, l'intégralité de la surface externe du fût 14 de chaque bielle 12 présente une rugosité moyenne arithmétique Ra au moins égale à 20 micromètres et, de préférence, au plus égale à 200 micromètres.
Par définition, la rugosité moyenne arithmétique Ra, représentant l'écart moyen arithmétique entre la surface rugueuse du fût 14 et la même surface qui serait parfaitement lisse, 1 "
est obtenue à l'aide de la relation^ =— , I J , où yi représente l'écart en distance par rap- n i=i
port à une surface lisse.
En variante, une ou plusieurs portions de la surface externe du fût - par exemple définies sous la forme de deux bandeaux distincts s 'étendant sur la longueur du fut et agencés sur la partie aval de ce dernier à proximité d'un diamètre D du fut pris orthogonal à la direction d'écoulement du flux d'air Ff - pourrait présenter une granulométrie au moins égale à 20 micromètres, le reste de la surface externe étant lisse.
Aussi, afin de présenter une telle rugosité moyenne Ra, la surface externe du fût 14 de chaque bielle 12 peut, conformément à l'invention et comme le montrent les figures 4A à 4B, appartenir au groupe non exhaustif de surfaces suivant :
- une surface comprenant des stries longitudinales deux à deux parallèles (figure 4A) ;
- une surface formée d'une pluralité d'alvéoles (figure 4B) ;
- une surface microbillée obtenue par projection de microbilles, par exemple de verre (figure 4C) ;
- une surface comportant des facettes longitudinales (figures 4D) ;
- une surface sablée (non représentée sur les figures).
Grâce à l'invention, l'application sur la surface externe du fût 14 d'un état de surface, dont la rugosité associée présente une valeur moyenne arithmétique Ra au moins égale à 20 micromètres, engendre davantage de turbulences dans un voisinage immédiat de la surface externe du fût 14. Cela retarde le décollement de la couche limite (l'illustration de cet effet est montré en figure 5) provoquant ainsi une réduction de la dépression à l'aval du fût 14. La traînée de forme de l'élément de liaison est diminuée et le gain de perte de charge associée est amélioré.
En effet, le nombre de Reynolds Re de l'écoulement du flux d'air froid Ff est défini par la relation suivante : Re = ^ '^^ dans laquelle :
μ
- p est la masse volumique de l'air froid Ff ;
- D est le diamètre externe du fût 14 de la bielle 12 ;
- V est la vitesse d'écoulement du flux d'air froid Ff dans le canal extérieur 8 ; et
- μ est la viscosité dynamique de l'air froid Ff circulant dans le canal extérieur 8. Par exemple, pour un écoulement de flux d'air froid Ff autour des bielles 12 lorsque le turbomoteur 1 est monté sur un aéronef volant à Mach 0,8 à 40000 pieds (soit environ 12km), on a :
- la masse volumique p du flux d'air froid Ff telle que p = 0,44kg /m3 ;
- la vitesse d'écoulement V du flux d'air froid Ff dans le canal extérieur 8 telle que V = mm /s ;
- la viscosité dynamique μ de l'air froid Ff telle que μ = 1,7 .10~5 kg I m.s ; et
- le nombre de Reynolds sur corde associé égal à = 3,5.10~3 m~l .
μ
Tel que mentionné précédemment, plus le nombre de Reynolds associé à l'écoulement du flux froid Ff autour de la bielle 12 est grand et plus le gain de perte de charge obtenu en retardant le décollement de la couche limite correspondante est élevé.
Autrement dit, en retardant le décollement de la couche limite qui se forme au voisinage de la surface externe du fût 14, il est possible de réduire la perte de charge résultant de l'interaction du flux d'air et du fût 14.
Pour cela, la Demanderesse a donc déterminé un état de surface de l'élément de liaison adapté - à savoir une rugosité associée de valeur moyenne arithmétique Ra au moins égale à 20 micromètres - retardant le décollement de la couche limite associée, de manière à optimiser le coefficient de traînée de forme de l'élément de liaison.
Sur la figure 6, on a représenté l'évolution du coefficient de traînée de forme, CTB, d'une bielle 12 en fonction du diamètre D de celle-ci, pour trois valeurs distinctes de rugosité de sa surface externe et dans des conditions typiques de vol croisière. Ainsi, les courbes Cl à C3 correspondent à un état de la surface externe du fût 14 lisse (le rapport Ra/D est égal à 10"5), rugueux (Ra/D est égal à 2.10"3) et très rugueux (Ra/D est égal à 7.10"3). Le rapport Ra/D correspond au degré de rugosité.
Du diagramme de la figure 6, on en déduit par exemple que, pour un diamètre de fût
14 égal à 40 mm, le coefficient de traînée de forme de la bielle 12 est nettement inférieur pour un état de surface rugueux (et non lisse ou très rugueux).
A titre purement illustratif mais non limitatif :
- dans un premier exemple, la largeur D du fût 14 est égale à 40 millimètres et la surface externe du fût 14 présente, dans son intégralité, une rugosité Ra égale à 70 micromètres ; et
- dans un second exemple, la largeur D du fût 14 est égale à 30 millimètres et la surface externe du fût 14 présente une rugosité Ra égale à 100 micromètres. Plus généralement, en tenant compte du fait que pour un degré de rugosité Ra/D donné, le coefficient de traînée de cylindres CTB varie en fonction du nombre de Reynolds Re et que ce coefficient CTB passe par une valeur minimale quand le nombre de Reynolds croît de 10 000 à 300000, voir la figure 7 pour deux rugosités et une surface lisse, on détermine pour une gamme de degrés de rugosité Ra/D les nombres de Reynolds pour lesquels la traînée est minimale. On a ainsi établi une relation entre les nombres de Reynolds et le degré de rugosité optimal. La courbe de la figure 8 montre la variation du degré de rugosité Ra/D optimal en fonction du nombre de Reynolds. Cette variation suit sensiblement la loi Y=l E+08X"2'112' entre le nombre de Reynolds X et le degré de rugosité Y. Avantageusement, pour un diamètre D de la bielle et un nombre de Reynolds donnés, on peut ainsi déterminer le degré de rugosité Ra/D optimal duquel on déduit la rugosité Ra optimale. Il est à noter que la courbe représentant la variation de rugosité optimale est bornée par deux courbes parallèles qui définissent une plage de valeurs optimales. Ainsi pour un Reynolds compris entre 4xl04 et 3xl05 le degré de rugosité Ra/D est choisi entre 10"4 et 10"1.
Par ailleurs, bien que la présente invention ait été décrite en référence à un fût de bielle à section transversale circulaire, il est évident qu'elle s'applique également à un fût de bielle à section transversale elliptique et, de façon plus générale, à un fût de bielle dont le rapport de la largeur du maître-couple associé au fût, suivant une direction orthogonale à l'axe longitudinal X-X dudit fût, sur la corde aérodynamique du fût est compris entre 0,25 et 1,05.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour réaliser un élément de liaison (12), disposé entre deux pièces (5, 11) d'une structure (1), notamment de turboréacteur, qui est soumis à des efforts de compression et/ou de traction et qui est formé d'un fût (14) creux longitudinal plongé, au moins partiellement, dans un flux d'air (Ff) s'écoulant entre les deux pièces (5, 11), de nombre de Reynolds supérieur à 104
caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes :
- on dimensionne la largeur (D) du maître couple associé au fût (14) de l'élément de liaison (12), dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal (X-X) du fût en fonction de la résistance mécanique et de la masse souhaitées et des caractéristiques du flux d'air (Ff) ; et
- on travaille la surface externe du fût (14) de l'élément de liaison (12), sur au moins une partie, pour lui appliquer un état de surface dont la rugosité moyenne arithmétique Ra est au moins égale à 20 micromètres, de manière à réduire la traînée de l'élément de liaison ainsi dimensionné par rapport à la traînée induite par un fût lisse.
2. Procédé selon la revendication 1, le degré de rugosité Ra/D étant choisi entre 10~4 et 10"1 pour un nombre de Reynolds compris entre 4xl04 et 3xl05.
3. Elément de liaison destiné à être disposé entre deux pièces (5, 11) d'une structure (1) notamment de turboréacteur, ledit élément de liaison étant soumis à des efforts de com- pression et/ou de traction et étant formé d'un fût creux longitudinal (14) plongé, au moins partiellement, dans un flux d'air (Ff) s'écoulant entre les deux pièces (5, 11), de nombre de Reynolds supérieur à 104
caractérisé :
- par le fait que la largeur (D) du maître-couple associé au fût (14) de l'élément de liaison (12), dans une direction orthogonale à l'axe longitudinal (X-X) du fût (14), est au moins égale à 20 millimètres ; et
- par le fait qu'au moins une partie, de préférence l'intégralité, de la surface externe du fût (14) de l'élément de liaison (12) présente une rugosité moyenne arithmétique Ra au moins égale à 20 micromètres.
4. Elément de liaison selon la revendication précédente, dans lequel la surface externe du fût (14) appartient, au moins en partie, au groupe de surfaces suivant :
- surface sablée ;
- surface alvéolée ; - surface microbillée ;
- surface striée longitudinalement ;
- surface comportant des facettes longitudinales.
5. Elément de liaison selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le rapport de la largeur (D) du maître-couple associé au fût (14), suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal (X-X) du fût, sur la corde aérodynamique du fût est compris entre 0,25 et 1,05.
6. Elément de liaison selon la revendication précédente, dans lequel la section transversale du fût (14) est circulaire ou elliptique.
7. Elément de liaison selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le fût (14) de l'élément de liaison (12) est tubulaire et présente une épaisseur (e) de paroi latérale au moins égale à 0,8 mm et au plus égale à 5 mm.
8. Elément de liaison selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel la largeur (D) du maître-couple associé au fût (14), suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal (X- X) du fût, est égale à 40 millimètres et dans lequel la surface externe dudit fût (14) présente, au moins sur une partie, une rugosité moyenne arithmétique Ra égale à 70 micromètres.
9. Elément de liaison selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel la largeur (D) du maître-couple associé au fût (14), suivant la direction orthogonale à l'axe longitudinal (X- X) du fût, est égale à 30 millimètres et dans lequel la surface externe dudit fût (14) présente, au moins sur une partie, une rugosité moyenne arithmétique Ra égale à 100 micromètres.
10. Elément de liaison selon l'une des revendications 2 à 8 se présentant sous la forme d'une bielle (12) qui comporte des moyens d'attache (15), de préférence une rotule, à chacune de ses extrémités longitudinales.
11. Turbomoteur à double flux comprenant :
- un générateur (2) de flux chaud (Fc) s 'étendant selon un axe longitudinal (Z-Z) et compre- nant un carter d'échappement (5) du flux chaud (Fc) au voisinage de son extrémité aval ;
- une soufflante (6) de flux froid (Ff) entraînée en rotation par le générateur (2) de flux chaud ;
- une nacelle (7) qui entoure, au moins en partie, le générateur (2) de flux chaud et la soufflante (6) de flux froid et qui délimite un canal extérieur (8) de flux froid ;
- un anneau de support (11) de la nacelle (7) et de la suspension arrière qui est porté par des éléments de liaison (12) attachés au carter d'échappement (5) et plongés, au moins partiellement, dans le flux d'air froid (Ff) du canal extérieur (8), caractérisé en ce que lesdits éléments de liaison (12) sont du type de celui spécifié sous l'une des revendications 2 à 9.
PCT/FR2012/052865 2011-12-08 2012-12-10 Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d'une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison WO2013083937A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/362,267 US20140311161A1 (en) 2011-12-08 2012-12-10 Method for creating a connecting element positioned between two components of a structure, connecting element and bypass turbojet engine comprising such a connecting element

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1161331 2011-12-08
FR1161331A FR2983907B1 (fr) 2011-12-08 2011-12-08 Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d’une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013083937A1 true WO2013083937A1 (fr) 2013-06-13

Family

ID=47505243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2012/052865 WO2013083937A1 (fr) 2011-12-08 2012-12-10 Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d'une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140311161A1 (fr)
FR (1) FR2983907B1 (fr)
WO (1) WO2013083937A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3092359A1 (fr) * 2019-02-05 2020-08-07 Safran Helicopter Engines Dispositif de canalisation d’un flux de gaz dans une turbomachine d’aeronef

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2988777B1 (fr) * 2012-03-29 2014-04-25 Snecma Propulsion Solide Integration de pieces d'arriere-corps de moteur aeronautique
US10024241B2 (en) * 2013-03-15 2018-07-17 United Technologies Corporation Turbine engine face seal arrangement including anti-rotation features
FR3014996B1 (fr) * 2013-12-16 2016-11-04 Microturbo Suspension d'un element tubulaire dans un compartiment d'aeronef
US9371799B2 (en) * 2014-04-24 2016-06-21 The Boeing Company Thrust-reverser assemblies that utilize active flow-control and systems and methods including the same
GB201418396D0 (en) * 2014-10-17 2014-12-03 Rolls Royce Plc Gas turbine engine support structures
BE1024605B1 (fr) * 2016-09-27 2018-04-26 Safran Aero Boosters S.A. Carter avec bras aspirant pour turbomachine axiale

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4636669A (en) 1984-10-29 1987-01-13 Msl Industries, Inc. Termination assembly for electric fans
WO2001098653A1 (fr) * 2000-06-20 2001-12-27 Lm Glasfiber A/S Aile d'eolienne comportant un moyen de reduction du bruit
EP1607624A2 (fr) * 2004-06-15 2005-12-21 NORDEX ENERGY GmbH Pale pour éolienne
DE102006048933A1 (de) * 2006-10-17 2008-04-24 Mtu Aero Engines Gmbh Anordnung zur Strömungsbeeinflussung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036711A (en) * 1989-09-05 1991-08-06 Fred P. Good Averaging pitot tube
JP2000098878A (ja) * 1998-09-21 2000-04-07 Mitsubishi Electric Corp 飛翔体を用いた技術教育システムおよびその飛翔体
FR2905975B1 (fr) * 2006-09-20 2008-12-05 Snecma Sa Conduite de soufflante pour une turbomachine.
FR2918134B1 (fr) * 2007-06-28 2009-09-18 Eads Europ Aeronautic Defence Bielle structurale en materiau composite et procede de realisation d'une bielle en materiau composite
US8979491B2 (en) * 2009-05-15 2015-03-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbofan mounting arrangement
US8567202B2 (en) * 2009-05-15 2013-10-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Support links with lockable adjustment feature
US8313293B2 (en) * 2009-05-15 2012-11-20 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbofan mounting system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4636669A (en) 1984-10-29 1987-01-13 Msl Industries, Inc. Termination assembly for electric fans
WO2001098653A1 (fr) * 2000-06-20 2001-12-27 Lm Glasfiber A/S Aile d'eolienne comportant un moyen de reduction du bruit
EP1607624A2 (fr) * 2004-06-15 2005-12-21 NORDEX ENERGY GmbH Pale pour éolienne
DE102006048933A1 (de) * 2006-10-17 2008-04-24 Mtu Aero Engines Gmbh Anordnung zur Strömungsbeeinflussung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3092359A1 (fr) * 2019-02-05 2020-08-07 Safran Helicopter Engines Dispositif de canalisation d’un flux de gaz dans une turbomachine d’aeronef

Also Published As

Publication number Publication date
US20140311161A1 (en) 2014-10-23
FR2983907B1 (fr) 2015-05-22
FR2983907A1 (fr) 2013-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013083937A1 (fr) Procede pour realiser un element de liaison dispose entre deux pieces d'une structure, element de liaison et turbomoteur a double flux comprenant un tel element de liaison
EP2895703B1 (fr) Turbomachine comportant une pluralité d'aubes de stator à calage variable montées en amont de la soufflante
CA2975570C (fr) Ensemble de redressement a performances aerodynamiques optimisees
CA2628626C (fr) Aube de soufflante
EP3256697A1 (fr) Ensemble de redressement d'air de turbomachine à performances aerodynamiques améliorées
FR2619868A1 (fr) Systeme d'aubes de compresseurs pour turbine a gaz
EP3011185B1 (fr) Roue centrifuge
FR3021706A1 (fr) Turbopropulseur d'aeronef comportant deux helices coaxiales.
EP2481936B1 (fr) Dispositif de liaison plus particulierement adapté pour assurer la liaison entre une entrée d'air et une motorisation d'une nacelle d'aéronef
EP2614225B1 (fr) Treillis hyperstatique de bielles
EP2496472B1 (fr) Mat reacteur equipe d'un generateur de tourbillons et son procede de fabrication
FR3005989A1 (fr) Turbopropulseur d'aeronef
WO2021074535A1 (fr) Ensemble pour turbomachine
CA3009020C (fr) Bouclier de bord d'attaque
WO2017187093A1 (fr) Ensemble de redressement de flux d'air et turbomachine comprenant un tel ensemble
FR3131732A1 (fr) Ensemble propulsif a helice pour aeronef, comprenant une aube de stator integree a une partie d’extremite amont d’un mat d’accrochage de hauteur reduite
EP4240949A1 (fr) Ensemble pour turbomachine d'aeronef a double flux, l'ensemble etant equipe d'ailettes de decharge d'air pilotees en incidence
FR3118787A1 (fr) Ensemble propulsif pour aeronef comprenant une aube de redresseur integree a une partie amont d’un mat d’accrochage de hauteur reduite
WO2023194676A1 (fr) Aubage ameliore de turbomachine d'aeronef
FR3092359A1 (fr) Dispositif de canalisation d’un flux de gaz dans une turbomachine d’aeronef
EP3532732A1 (fr) Roue pour pompe centrifuge, pompe centrifuge et procede de fabrication
FR3043649A1 (fr) Voilure motorisee et aeronef equipe d'une telle voilure

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12810381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14362267

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12810381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1