WO2017085387A1 - Aube de turbine de turbomachine, turbine et turbomachine associées - Google Patents

Aube de turbine de turbomachine, turbine et turbomachine associées Download PDF

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turbine
curved
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Laurent Patrick Robert COUDERT
Erwan Daniel Botrel
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to an aircraft engine blade of the turbomachine type, such as for example a turbofan engine or a turboprop turbojet engine.
  • the outside air is admitted into an inlet sleeve 2 to pass through a fan 3 comprising a series of rotating blades before splitting into a central primary flow and a secondary flow surrounding the primary flow.
  • the primary flow is then compressed through a first and a second compression stage 4 and 6, before arriving in a combustion chamber 7, after which it relaxes by passing through a set of turbines 8 before being discharged to the back by generating thrust.
  • the secondary flow is propelled directly backwards by the blower to generate a complementary thrust.
  • This turbine 8 is thus designed and sized to operate in severe conditions of temperature, pressure and fluid flow.
  • Each turbine comprises a succession of stages each comprising a series of vanes carried by the motor shaft, the blades subjected to the most severe conditions being those of the first expansion stages, called high pressure stages.
  • Such a blade which appears in FIG. 2 and is indicated by 11, has a partially-represented foot P carrying a blade 12 extending in a direction direction of span EV substantially radial relative to its axis of rotation AX.
  • the blade 12 extends from the foot P to a vertex S corresponding to its free end, and it comprises a lower surface wall 13 and an extrados wall 14.
  • a median theoretical surface is designated by skeleton between the intrados wall and the extrados wall, the skeleton being marked by SQ. in the example of Figure 2.
  • the intrados 13 and the extrados 14 meet on the one hand at the leading edge 16 of the blade which corresponds to its upstream region AM, and on the other hand at its tapered trailing edge 17 which corresponds to to its downstream region AV.
  • the upstream and downstream are in relation to the direction of flow of the fluid surrounding the blade in use.
  • the blade 11 comprises a closure wall 18, of orientation substantially normal to the span direction EV, and which extends from the intrados to the extrados.
  • the intrados wall 13 terminates in an edge 19 protruding from the closure wall 18, and likewise the suction wall 14 terminates in an edge 21 which also extends beyond the closure wall 18, so as to together with this closing wall 18 define a bathtub shape.
  • This functional mechanical clearance ensures that the end of the blade does not come into contact with the housing that surrounds it, and its effective value depends on the operating speed of the engine which conditions the thermal expansion of the blade and the housing.
  • the object of the invention is to provide a blade structure to overcome this disadvantage.
  • the invention relates to a turbomachine turbine blade such as a turbojet, this blade comprising a foot carrying a blade which extends in a span direction ending in a vertex, said blade comprising a lower surface and an upper surface each terminating in a terminal edge (27a, 27b, 27c, 28a, 28b, 28c) at the blade tip, the blade having at its top a closure wall extending from the lower surface to the extrados, the end edge of the intrados and the end edge of the extrados protruding from this wall so that this wall delimits with these terminal edges a bathtub shape, characterized in that: the intrados wall is curved of way away from the span direction in the region of the blade tip, this region being on the one hand located between the blade root and the bath and secondly adjacent to the bath.
  • the pressure distribution at the blade tip is modified so as to limit the air flow bypassing the blade tip.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the upper surface is curved so as to be closer to the span direction in the region of the blade tip which precedes the bath.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the end edge of the intrados wall is oriented parallel to the span direction.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the end edge of the intrados is also curved to deviate from the span direction.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the end edge of the upper surface is curved so as to approach the span direction.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the end edge of the extrados wall is oriented parallel to the span direction.
  • the invention also relates to a blade thus defined, wherein the end edge of the upper surface wall is curved so as to deviate from the span direction.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a known turbojet engine
  • FIG. 2 is a perspective view of a known high pressure turbine blade
  • FIG. 3 is a schematic representation of the flow of fluid between the casing and the top of a blade blade known in a cutting plane perpendicular to the skeleton of the blade;
  • FIG. 4 is a schematic representation of the fluid flow between the housing and the top of a blade blade according to the invention in a cutting plane perpendicular to the skeleton of the blade;
  • FIG. 5 is a schematic representation of a first embodiment of a blade blade according to the invention seen in a sectional plane perpendicular to its skeleton;
  • FIG. 7 is a representation of the shift of the intrados and extrados in the region of the top of the blade
  • FIG. 8 is a schematic representation of a second embodiment of the blade blade according to the invention seen in a sectional plane perpendicular to its skeleton;
  • FIG. 9 is a schematic representation of a third embodiment of the blade blade according to the invention seen in a sectional plane perpendicular to its skeleton.
  • the blade 22a which is shown diagrammatically in FIG. 3, comprises a lower surface 23a and an extrados wall 24a joined to the level of its top S by a closure wall 26a oriented substantially perpendicular to its span direction EV.
  • the intrados wall terminates at the summit S by a terminal edge 27a, and the extrados wall 24a terminates at the summit S by another end edge 28a.
  • These edges 27a and 28a protrude from the closure wall 26a to jointly define with this wall a bath 29a, at the end of the crown S of the blade.
  • the two edges 27a and 28a are spaced from the crankcase 31 by a mechanical distance or mechanical play that is noted Jm.
  • This mechanical play Jm ensures that the blade end does not come rub against the housing when the engine is in use.
  • the intrados wall 23a is curved in the region of the summit which precedes the bath 29 so as to deviate from the span axis EV of the blade, instead of remaining at a constant distance from it. axis.
  • the curvature of the intrados wall 13 at the end of the blade makes it possible to create a high-pressure fluid-flow boundary layer, marked at 32, which extends substantially midway between the edges 27a, 28a and the inner face of the housing 29.
  • the fluid can circulate only in the reduced space between this boundary layer 32 and the inner face of the housing 29. Between this boundary layer 32 and the closure wall 26a, the fluid does not circulate, or very weakly by forming mainly localized vortices.
  • the flow of gas flowing between the end of the blade according to the invention and the casing is reduced, because its effective cross section Jv, corresponding to the game visible for the fluid, is low thanks to the curvature of intrados that spreads the boundary layer 32 to the inner wall of the housing.
  • the intrados curvature in the region of the top of the blade makes it more difficult for the fluid to bypass this vertex, because this curvature tends to move the boundary layer 32 away from the blade tip.
  • FIG. 4 shows schematically the position of the boundary layer and the visible play in the case of a known blade of the type of that of FIG. 2, that is to say in which the intrados is straight instead of being curved.
  • the intrados parallel to the span direction gives rise to a boundary layer which, unlike the case of the invention, is very close to the closure wall. This boundary layer thus hardly reduces the space allowing the flow of gas between the blade tip and the inner face of the casing, thus inducing a large leakage rate.
  • the intrados wall is curved from a region that precedes the bath 29 with its closure wall 29 along the span axis, to the terminal edge 27a of this intrados wall that extends in continuity with the rest of the intrados wall.
  • the curvature is oriented so that the intrados wall deviates from the span axis as one approaches the end of the blade crown S.
  • the extrados wall 24a is also curved, to be substantially equidistant from the intrados wall: the extrados wall 24a approaches the span axis as and when that one approaches the end of the summit S of the blade.
  • the upper surface 24a is also curved from a portion preceding the bath along the span axis EV, to the terminal edge 28a which extends in the extension of the curved portion of the extrados wall 24a.
  • Rmax denotes the maximum radius of the blade, that is to say the distance separating the end of the blade tip from its axis of rotation AX
  • Rmin denotes the radius of the blade at the point where the curvature begins. of the underside
  • Rb is the radius of the blade at its closure wall 26a.
  • Amax refers to the desired maximum offset at the tip end of the blade
  • n is the power associated with offset smoothing.
  • This curved portion takes a more and more curved shape when n increases, since at the extreme, when n tends to infinity, the curved portion becomes a flat portion perpendicular to the axis wingspan.
  • the offset A (R) of the profile of the wall is made perpendicularly to the direction of the SQ skeleton. of the blade at its trailing edge, as illustrated schematically in Figure 6.
  • the shape of the blade according to the invention is defined from a blade having a lower surface and an extrados extending parallel to the span axis.
  • the sections of this blade are then shifted by the offset value A (R) in a direction perpendicular to the skeleton orientation in the trailing edge region.
  • the intrados wall 23a and the extrados wall 24a are both curved from a portion that precedes the bath 29 or the closure wall 26a, up to their edges. ends 27a, 28a. The edges are thus oriented to extend in the extension respectively of the intrados wall and the extrados wall.
  • the curved portion of the intrados and extrados walls extends over a blade height that can be between five and thirty percent of the total height of the blade, the curvature being in the region of the blade. top of blade.
  • the remainder of the intrados or extrados wall is on the contrary straight, that is to say parallel to the axis EV.
  • the blade 22b comprises a lower surface which is curved to deviate from the span axis in the region that precedes the bath delimited by the closing wall 26b along the axis EV.
  • the end edge 27b of the intrados wall 23b is straight, that is to say, it extends parallel to the span direction EV.
  • the extrados wall 24b is also curved on a portion preceding the closing wall 26b while approaching the axis EV, but the edge 28b of this wall of extrados 24b is itself right, that is to say parallel to the axis EV.
  • the edge 28b of the extrados 24b has an inverse curvature of the curvature of the extrados wall in the region preceding the bath.
  • the extrados wall 24b approaches the axis EV in the region preceding the bath, and it deviates from this axis EV at its terminal edge. This arrangement makes it possible, among other things, to widen the bath to give it greater efficiency.
  • the blade 22c comprises a lower surface wall 23c of the same type as that of the first embodiment corresponding to FIGS. 3 and 5; that is, curved to deviate from the axis EV, from a portion preceding the bath 29 to its edge 27c which is curved in the same direction.
  • the extrados edge 24c is meanwhile right in all the portion preceding the bath, and its terminal edge 28c, which helps to define the bath, is also curved to move away of the EV axis, which gives the bathtub a flared shape widening towards the end of the blade.
  • the upper wall 24c is curved to deviate from the span axis EV in the portion preceding the bath being extended by its end edge which also deviates from the span axis.
  • This variant gives the blade tip a flared shape giving the bath a width greater than that of the second embodiment.
  • the invention makes it possible to adapt differently the direction of the intrados and extrados edges relative to the reference direction which is the curve of the corresponding wall under the region of the bath.
  • the invention makes it possible to reduce blade tip leaks without having to add material, and therefore mass, to the blade, which increases the efficiency of the turbine.
  • the robustness of turbine performance during the life of the engine is also increased.
  • the design flexibility provided by the invention boils down to a local modification that can be applied when the blades of an existing engine need to be renewed.
  • the invention not only allows the aerodynamic compensation and furthermore does not preclude curving arrangements of the blade walls relating to a mechanical compensation offset.
  • the aerodynamic compensation according to the invention is compatible with offsets of mechanical compensations, these offsets being intended to minimize the stresses in the blade during its rotation.

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Abstract

L'invention concerne une aube de turbine de turbomachine telle qu'un turboréacteur, cette aube comprenant un pied portant une pale (22a) qui s'étend selon une direction d'envergure (EV) en se terminant par un sommet (S), cette pale (22a) comprenant une paroi d'intrados (23a) et une paroi d'extrados (24a) se terminant chacune par un bord terminal (27a, 28a) au niveau du sommet (S) de pale (22a), la pale (22a) comportant à son sommet (S) une paroi de fermeture (26a) s'étendant de l'intrados (23a) à l'extrados (24a) pour délimiter avec ces bords terminaux une forme en baignoire (29). Selon l'invention, la paroi d'intrados (23a) est incurvée de manière à s'écarter de la direction d'envergure (EV) dans la région du sommet (S) de pale qui précède la baignoire (29), entre le pied et le bord terminal de l'intrados.

Description

AUBE DE TURBINE DE TURBOMACHINE, TURBINE ET TURBOMACHINE ASSOCIÉES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne une aube de moteur d'aéronef de type turbomachine, tel que par exemple un turboréacteur à double flux ou un turbopropulseur à double flux.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans un tel moteur 1, l'air extérieur est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante 3 comportant une série de pales rotatives avant de se scinder en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire.
Le flux primaire est ensuite compressé en traversant un premier et un second étage de compression 4 et 6, avant d'arriver dans une chambre de combustion 7, après quoi il se détend en traversant un ensemble de turbines 8 avant d'être évacué vers l'arrière en générant de la poussée. Le flux secondaire est quant à lui propulsé directement vers l'arrière par la soufflante pour générer une poussée complémentaire.
La détente dans les turbines 8, qui permet d'entraîner le compresseur 4, 6 et la soufflante 3, a lieu à température élevée du fait qu'elle se produit immédiatement après la combustion. Cette turbine 8 est ainsi conçue et dimensionnée pour fonctionner dans des conditions sévères de température, de pression et de débit de fluide.
Chaque turbine comporte une succession d'étages comportant chacun une série d'aubes portées par l'arbre moteur, les aubes soumises aux conditions les plus sévères étant celles des premiers étages de détente, appelés étages haute pression.
Les besoins accrus en performances conduisent à concevoir des moteurs fonctionnant dans des environnements de plus en plus sévères, ce qui implique d'accroître la tenue en température des aubes haute pression, et par là même de reconsidérer leur refroidissement.
Une telle aube qui apparaît sur la figure 2 en y étant repérée par 11 comporte un pied P partiellement représenté portant une pale 12 s'étendant selon une direction d'envergure EV sensiblement radiale par rapport à son axe de rotation AX. La pale 12 s'étend depuis le pied P jusqu'à un sommet S correspondant à son extrémité libre, et elle comporte une paroi d'intrados 13 ainsi qu'une paroi d'extrados 14. On désigne généralement par squelette une surface théorique médiane entre la paroi d'intrados et la paroi d'extrados, le squelette étant repéré par SQ. dans l'exemple de la figure 2.
L'intrados 13 et l'extrados 14 se rejoignent d'une part au niveau du bord d'attaque 16 de la pale qui correspond à sa région amont AM, et d'autre part au niveau de son bord de fuite effilé 17 qui correspond à sa région aval AV. L'amont et l'aval s'entendent par rapport au sens de circulation du fluide entourant la pale en service.
Dans la région du sommet S, la pale 11 comprend une paroi de fermeture 18, d'orientation sensiblement normale à la direction d'envergure EV, et qui s'étend de l'intrados jusqu'à l'extrados. La paroi d'intrados 13 se termine par un bord 19 qui dépasse de la paroi de fermeture 18, et de même, la paroi d'extrados 14 se termine par un bord 21 qui dépasse aussi de la paroi de fermeture 18, de manière à délimiter conjointement avec cette paroi de fermeture 18 une forme de baignoire.
Lorsque la pale est en service, c'est-à-dire lorsque le moteur fonctionne, le jeu mécanique fonctionnel radial séparant les bords terminaux d'intrados et d'extrados, du carter moteur induit un tourbillon en tête à l'extrados en raison de la différence de pression entre l'intrados et l'extrados. Ce phénomène donne lieu à un débit de fuite induisant des pertes aérodynamiques, ainsi qu'à un échauffement du sommet de l'aube.
Ce jeu mécanique fonctionnel assure que l'extrémité de l'aube ne vienne pas au contact du carter qui l'entoure, et sa valeur effective dépend du régime de fonctionnement du moteur qui conditionne les dilatations thermiques de la pale et du carter.
Le but de l'invention est de proposer une structure d'aube permettant de remédier à cet inconvénient. EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention concerne une aube de turbine de turbomachine telle qu'un turboréacteur, cette aube comprenant un pied portant une pale qui s'étend selon une direction d'envergure en se terminant par un sommet, cette pale comprenant une paroi d'intrados et une paroi d'extrados se terminant chacune par un bord terminal (27a, 27b, 27c, 28a, 28b, 28c) au niveau du sommet de pale, la pale comportant à son sommet une paroi de fermeture s'étendant de l'intrados à l'extrados, le bord terminal de l'intrados et le bord terminal de l'extrados dépassant de cette paroi pour que cette paroi délimite avec ces bords terminaux une forme en baignoire, caractérisée en ce que : la paroi d'intrados est incurvée de manière à s'écarter de la direction d'envergure dans la région du sommet de pale, cette région étant d'une part située entre le pied de pale et la baignoire et d'autre part contiguë à la baignoire.
Avec cet agencement d'incurvation du tronçon supérieur de pale qui est distant du pied et contigu à la baignoire, la distribution de pression en sommet de pale est modifiée de manière à limiter le débit d'air contournant le sommet de pale.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle la paroi d'extrados est incurvée de manière à se rapprocher de la direction d'envergure dans la région du sommet de pale qui précède la baignoire.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le bord terminal de la paroi d'intrados est orienté parallèlement à la direction d'envergure.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le bord terminal de l'intrados est lui aussi incurvé pour s'écarter de la direction d'envergure.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le bord terminal de la paroi d'extrados est incurvé de manière à se rapprocher de la direction d'envergure.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le bord terminal de la paroi d'extrados est orienté parallèlement à la direction d'envergure.
L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le bord terminal de la paroi d'extrados est incurvé de manière à s'écarter de la direction d'envergure. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un turboréacteur connu ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'une aube de turbine haute pression connue ;
- la figure 3 est une représentation schématique de l'écoulement de fluide entre le carter et le sommet d'une pale d'aube connue dans un plan de coupe perpendiculaire au squelette de la pale ;
- la figure 4 est une représentation schématique de l'écoulement de fluide entre le carter et le sommet d'une pale d'aube selon l'invention dans un plan de coupe perpendiculaire au squelette de la pale ;
- la figure 5 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'une pale d'aube selon l'invention vue selon un plan de coupe perpendiculaire à son squelette ;
- la figure 6 est une représentation de plusieurs galbes de courbure de l'intrados dans la région du sommet de la pale ;
- la figure 7 est une représentation du décalage de l'intrados et de l'extrados dans la région du sommet de la pale ;
- la figure 8 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation de la pale d'aube selon l'invention vue selon un plan de coupe perpendiculaire à son squelette ;
- la figure 9 est une représentation schématique d'un troisième mode de réalisation de la pale d'aube selon l'invention vue selon un plan de coupe perpendiculaire à son squelette.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La pale 22a selon l'invention qui est représentée schématiquement sur la figure 3 comporte une paroi d'intrados 23a et une paroi d'extrados 24a réunies au niveau de son sommet S par une paroi de fermeture 26a d'orientation sensiblement perpendiculaire à sa direction d'envergure EV.
La paroi d'intrados se termine au niveau du sommet S par un bord terminal 27a, et la paroi d'extrados 24a se termine au niveau du sommet S par un autre bord terminal 28a. Ces bords 27a et 28a dépassent de la paroi de fermeture 26a pour délimiter conjointement avec cette paroi une baignoire 29a, au niveau de l'extrémité du sommet S de la pale.
Comme visible sur la figure 3, les deux bords 27a et 28a sont espacés du carter moteur 31 par une distance ou jeu mécanique fonctionnel qui est noté Jm. Ce jeu mécanique Jm assure que l'extrémité de pale ne vienne pas frotter contre le carter lorsque le moteur est en service.
Selon l'invention, la paroi d'intrados 23a est incurvée dans la région du sommet qui précède la baignoire 29 de manière à s'écarter de l'axe d'envergure EV de la pale, au lieu de rester à distance constante de cet axe.
Cette courbure permet de modifier la circulation du fluide entre le sommet S de la pale et le carter 31, en rapprochant les lignes de courant vers le carter, c'est-à-dire en les écartant de la paroi de fermeture. Dans ces conditions, le jeu visible Jv, c'est-à-dire la section effective qui est libre pour laisser passer du gaz entre le sommet S et le carter 29 est significativement inférieur au jeu mécanique Jm.
Plus concrètement, la courbure de la paroi d'intrados 13 en extrémité de pale permet de créer une couche limite d'écoulement fluide sous haute pression, repérée par 32, qui s'étend sensiblement à mi-distance entre les bords 27a, 28a et la face interne du carter 29. Le fluide ne peut circuler que dans l'espace réduit situé entre cette couche limite 32 et la face interne du carter 29. Entre cette couche limite 32 et la paroi de fermeture 26a, le fluide ne circule pas, ou très faiblement en formant principalement des tourbillons localisés.
Dans ces conditions, le débit de gaz qui circule entre l'extrémité de la pale selon l'invention et le carter est réduit, du fait que sa section effective de passage Jv, correspondant au jeu visible pour le fluide, est faible grâce à la courbure d'intrados qui écarte la couche limite 32 vers la paroi interne du carter. Autrement dit, la courbure d'intrados dans la région du sommet de la pale rend plus difficile le contournement de ce sommet par le fluide, du fait que cette courbure tend à écarter la couche limite 32 du sommet d'aube.
A titre de comparaison, la figure 4 permet de visualiser schématiquement la position de la couche limite et du jeu visible dans le cas d'une pale connue du type de celle de la figure 2, c'est-à-dire dans laquelle l'intrados est droit au lieu d'être incurvé. Comme visible sur cette figure 4, l'intrados parallèle à la direction d'envergure donne lieu à une couche limite qui, contrairement au cas de l'invention, est très proche de la paroi de fermeture. Cette couche limite réduit donc à peine l'espace permettant la circulation de gaz entre le sommet de pale et la face interne du carter, induisant donc un débit de fuite important.
Selon l'invention, différentes configurations géométriques sont possibles pour la pale, comme illustré sur les différentes figures. Ainsi, dans l'exemple de la figure 3, la paroi d'intrados est incurvée depuis une région qui précède la baignoire 29 avec sa paroi de fermeture 29 le long de l'axe d'envergure, jusqu'au bord terminal 27a de cette paroi d'intrados qui s'étend dans la continuité du reste de la paroi d'intrados. La courbure est orientée pour que la paroi d'intrados s'écarte de l'axe d'envergure au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité du sommet S de pale.
Dans cet exemple de la figure 3, la paroi d'extrados 24a est elle aussi incurvée, pour être sensiblement équidistante de la paroi d'intrados : la paroi d'extrados 24a se rapproche de l'axe d'envergure au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité du sommet S de la pale. L'extrados 24a est lui aussi recourbé depuis une portion précédant la baignoire le long de l'axe d'envergure EV, jusqu'au bord terminal 28a qui s'étend dans le prolongement de la portion courbe de la paroi d'extrados 24a.
La forme de la courbure peut avantageusement être déterminée par la relation ci-dessous :
(Λ - Rmin)n
à(R) = Δπιαχ *
(Rmax— Rmin) Dans cette relation, Rmax désigne le rayon maximal de la pale, c'est-à- dire la distance séparant l'extrémité du sommet de pale de son axe de rotation AX, Rmin désigne le rayon de la pale au niveau où débute la courbure de l'intrados, Rb désigne le rayon de la pale au niveau de sa paroi de fermeture 26a. Amax désigne le décalage maximal souhaité au niveau de l'extrémité du sommet de la pale, et n désigne la puissance associée au lissage de décalage.
Avec cette relation, et comme illustré sur le graphe de la figure 7, le galbe de la courbure de la paroi est conditionné par la valeur de n, attendu que pour n=l, on obtient une portion incurvée qui est en fait rectiligne ou réglée, comme sur la figure 5. Cette portion incurvée prend une forme de plus en plus galbée lorsque n croît, attendu qu'à l'extrême, lorsque n tend vers l'infini, la portion incurvée devient une portion plane perpendiculaire à l'axe d'envergure.
Cette relation définissant le décalage des sections au niveau du sommet par rapport au squelette du bord de fuite de la pale mobile, permet de réduire les pertes dues au tourbillon de jeu.
Par ailleurs, pour une section donnée correspondant à un rayon R, le décalage A(R) du profil de la paroi est réalisé perpendiculairement à la direction du squelette SQ. de la pale au niveau de son bord de fuite, comme illustré schématiquement sur la figure 6.
Comme on l'aura compris, la forme de l'aube selon l'invention est définie à partir d'une aube présentant un intrados et un extrados s'étendant parallèlement à l'axe d'envergure. Les sections de cette aube sont ensuite décalées de la valeur de décalage A(R), selon une direction perpendiculaire à l'orientation du squelette dans la région du bord de fuite.
Dans le mode de réalisation correspondant aux figures 3 et 5, la paroi d'intrados 23a et la paroi d'extrados 24a sont toutes deux incurvées depuis une portion qui précède la baignoire 29 ou la paroi de fermeture 26a, jusqu'à leurs bords d'extrémités 27a, 28a. Les bords sont ainsi orientés pour s'étendre dans le prolongement respectivement de la paroi d'intrados et de la paroi d'extrados. D'une manière générale, la portion incurvée des parois d'intrados et d'extrados s'étend sur une hauteur de pale pouvant être comprise entre cinq et trente pourcent de la hauteur totale de la pale, la courbure étant située dans la région du sommet de pale. Le reste de la paroi d'intrados ou d'extrados est au contraire droit, c'est- à-dire parallèle à l'axe EV.
Il est également possible de donner aux bords terminaux de l'intrados et de l'extrados des inclinaisons ou courbures différentes de celles qu'ont la paroi d'intrados et de la paroi d'intrados dans la région précédant la baignoire.
C'est le cas dans le second mode de réalisation de l'invention illustré en figure 8, dans lequel la pale 22b comporte une paroi d'intrados qui est incurvée pour s'écarter de l'axe d'envergure dans la région qui précède la baignoire délimitée par la paroi de fermeture 26b le long de l'axe EV. Mais dans ce second mode de réalisation, le bord terminal 27b de la paroi d'intrados 23b est droit, c'est-à-dire qu'il s'étend parallèlement à la direction d'envergure EV.
De la même manière, dans ce second mode de réalisation, la paroi d'extrados 24b est elle aussi incurvée sur une portion précédant la paroi de fermeture 26b en se rapprochant de l'axe EV, mais le bord 28b de cette paroi d'extrados 24b est quant à lui droit, c'est-à-dire parallèle à l'axe EV.
Il est encore possible, en variante, de prévoir que le bord 28b de l'extrados 24b ait une courbure inverse de la courbure de la paroi d'extrados dans la région précédant la baignoire. Dans ce cas, la paroi d'extrados 24b se rapproche de l'axe EV dans la région précédant la baignoire, et il s'écarte de cet axe EV au niveau de son bord terminal. Cet agencement permet entre autres d'élargir la baignoire afin de lui conférer une plus grande efficacité.
Dans le troisième mode de réalisation illustré en figure 9, et qui vise aussi à élargir la baignoire, la pale 22c comprend une paroi d'intrados 23c du même type que celle du premier mode de réalisation correspondant aux figures 3 et 5, c'est-à-dire incurvé pour s'écarter de l'axe EV, depuis une portion précédant la baignoire 29 jusqu'à son bord 27c qui est incurvé dans le même sens. Mais dans ce troisième mode de réalisation, le bord d'extrados 24c est quant à lui droit y compris dans toute la portion précédant la baignoire, et son bord terminal 28c, qui contribue à délimiter la baignoire, est lui aussi incurvé pour s'écarter de l'axe EV, ce qui donne à la baignoire une forme évasée s'élargissant en direction de l'extrémité de la pale.
En variante, il est également possible de prévoir que la paroi d'extrados 24c soit incurvée pour s'écarter de l'axe d'envergure EV dans la portion précédant la baignoire en étant prolongée par son bord terminal qui s'écarte lui aussi de l'axe d'envergure. Cette variante donne au sommet de pale une forme évasée conférant à la baignoire une largeur supérieure à celle du second mode de réalisation.
Comme on le comprend, l'invention permet d'adapter différemment la direction du bord intrados et celle du bord extrados par rapport à la direction de référence qui est le galbe de la paroi correspondante sous la région de la baignoire.
D'une manière générale, l'invention permet de réduire les fuites en sommet de pale sans devoir ajouter de matière, donc de masse, à la pale, ce qui accroît le rendement de la turbine. La robustesse de la performance de la turbine durant la vie du moteur est elle aussi augmentée.
La flexibilité de conception apportée par l'invention se résume à une modification locale qui peut être appliquée lorsque les pales d'un moteur existant doivent être renouvelées.
L'invention permet non seulement la compensation aérodynamique et en outre ne s'oppose pas à des aménagements d'incurvation des parois d'aubes relative à un décalage de compensation mécanique. Avantageusement, la compensation aérodynamique selon l'invention est compatible avec des décalages de compensations mécaniques, ces décalages étant destinés à minimiser les contraintes dans l'aube lors de sa rotation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Aube de turbine de turbomachine telle qu'un turboréacteur, cette aube comprenant un pied portant une pale (22a, 22b, 22c) qui s'étend selon une direction d'envergure (EV) en se terminant par un sommet (S), cette pale (22a, 22b, 22c) comprenant une paroi d'intrados (23a, 23b, 23c) et une paroi d'extrados (24a, 24b, 24c) se terminant chacune par un bord terminal (27a, 27b, 27c, 28a, 28b, 28c) au niveau du sommet (S) de pale (22a, 22b, 22c), la pale (22a, 22b, 22c) comportant à son sommet (S) une paroi de fermeture (26a, 26b, 26c) s'étendant de l'intrados (23a, 23b, 23c) à l'extrados (24a, 24b, 24c), le bord terminal (27a, 27b, 27c) de l'intrados et le bord terminal de l'extrados (28a, 28b, 28c) dépassant de cette paroi pour que cette paroi délimite avec ces bords terminaux une forme en baignoire (29), caractérisée en ce que : la paroi d'intrados (23a, 23b, 23c) est incurvée de manière à s'écarter de la direction d'envergure (EV) dans la région du sommet (S) de pale, depuis une région située entre le pied de pale et la baignoire (29), la forme de la courbure de la paroi d'intrados (23a, 23b, 23c) étant déterminée par la relation :
(Λ - Rmin)n
(R) = Amax * 7 r—
[Rmax— Rmin)n
dans laquelle :
- A(R) désigne une valeur de décalage de la paroi d'intrados, pour une section située à un rayon R de l'axe de rotation (AX) de la pale ;
- Rmax désigne un rayon maximal de la pale depuis l'extrémité du sommet (S) de pale à l'axe de rotation (AX) ;
- Rmin désigne le rayon de la pale au niveau où débute la courbure de l'intrados ;
- Amax désigne le décalage maximal au niveau de l'extrémité du sommet de la pale ;
- n désigne une puissance de lissage.
2. Aube selon la revendication 1, dans laquelle le bord terminal (28a) de la paroi d'extrados (24a) est incurvé de manière à se rapprocher de la direction d'envergure (EV).
3. Aube selon la revendication 1, dans laquelle le bord terminal (27b) de la paroi d'intrados (23b) est orienté parallèlement à la direction d'envergure (EV).
4. Aube selon la revendication 1, dans laquelle la paroi d'extrados (24a, 24b, 24c) est incurvée de manière à se rapprocher de la direction d'envergure dans la région du sommet (S) de pale qui précède la baignoire (29).
5. Aube selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le bord terminal (27a, 27c) de l'intrados (23a, 23c) est lui aussi incurvé pour s'écarter de la direction d'envergure (EV).
6. Aube selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le bord terminal (28b) de la paroi d'extrados (24b) est orienté parallèlement à la direction d'envergure (EV).
7. Aube selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le bord terminal (28c) de la paroi d'extrados (24c) est incurvé de manière à s'écarter de la direction d'envergure (EV).
8. Turbine de turbomachine comprenant une aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Turbomachine comprenant une turbine selon la revendication précédente.
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