WO2023194676A1 - Aubage ameliore de turbomachine d'aeronef - Google Patents

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WO2023194676A1
WO2023194676A1 PCT/FR2023/050460 FR2023050460W WO2023194676A1 WO 2023194676 A1 WO2023194676 A1 WO 2023194676A1 FR 2023050460 W FR2023050460 W FR 2023050460W WO 2023194676 A1 WO2023194676 A1 WO 2023194676A1
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WO
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blade
platform
connection interface
trailing edge
curvature
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050460
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English (en)
Inventor
Quentin CREPIN-LEBLOND
Nicolas Tran
Patrick Dunleavy
Original Assignee
Safran
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/80Platforms for stationary or moving blades

Definitions

  • the present invention relates to the field of aircraft turbomachine blades, in particular rectifier blades but not only.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine comprising such a blade.
  • the blades of aircraft turbomachines in particular turbojet engines, comprise a blade extending axially between a leading edge and a trailing edge, and radially between a blade root and a head. of blade, thus forming an intrados and an extrados.
  • This blade can extend radially from a platform on which it is fixed, or extend radially between an internal platform and an external platform.
  • Such blades can have a rotor or stator function, can be arranged in different regions of the turbomachine such as the compressor or the turbine, and include composite or metallic materials.
  • Such a blade can for example be a secondary flow rectifier.
  • a turbojet flow straightener is a static blade which aims to straighten the flow at the fan outlet in order to improve the aerodynamic performance of the turbojet.
  • the profile at the leading edge of the blade is thicker than at the trailing edge, which implies greater stiffness at the leading edge compared to the trailing edge.
  • Under vibrational stress in bending of the blade a twist between the leading edge and the trailing edge, and therefore a change in incidence of the profile can occur, leading to aerodynamic instabilities.
  • the blade may see its floating behavior and therefore its aero-elastic strength and stability deteriorate depending on its environment in service.
  • floating behavior we understand the behavior of the blade in the event of vibrations in operation, causing a modification of the angle of incidence. of the blade, and potentially an aerodynamic stall if this angle of incidence becomes too great.
  • the sizing margins may turn out to be low, or even insufficient with regard to these constraints.
  • the levers for improving these margins may prove to be restricted given the dimensions of the blade which cannot be modified due to the aerodynamic importance of its profile.
  • the present presentation concerns an aircraft turbomachine blade, comprising at least one platform and at least one blade fixed to the platform via a curved connection interface, the blade comprising a leading edge, a trailing edge, an intrados and an extrados, a radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade on an intrados and/or extrados side being non-constant between the leading edge and the trailing edge .
  • connection interface that there is no discontinuity, and no salient angle, in the junction between the blade and the platform, and that this junction is therefore continuous, the platform and the blade being an extension of one another via this curved interface.
  • continuous that the interface, for each section in a plane perpendicular to the platform, comprises a single curve connecting the platform and the blade alone, and not two or more portions having distinct curvatures. Such a configuration would in fact imply a discontinuity in the interface.
  • the blade and the platform are in one piece, and that the connection interface is present all around the base (or foot) of the blade, that is to say from the leading edge to the trailing edge. intrados and extrados sides.
  • connection interface along the chord makes it possible to influence the aero-elastic behavior of the blade, its frequency behavior, and its mechanical behavior in statics, dynamics and fatigue, without modifying the aerodynamic profile of the blade.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade is higher near the trailing edge than near the leading edge.
  • This configuration can also make it possible to compensate for the added mass linked to the integration of a heavier metal leading edge on a composite part from a vibration point of view, and therefore to make it possible to extend the dimensions of the leading edge in order to integrate one that is thicker or offers better coverage of the blade.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade increases linearly from the leading edge to the trailing edge. This configuration has the advantage of being simple to implement and manufacture.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade increases exponentially from the leading edge to the trailing edge.
  • This configuration has the advantage, particularly compared to a linear configuration, of accentuating the difference in stiffness between the trailing edge and the leading edge, and therefore of further improving the response in vibration behavior.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade increases from the leading edge to a first predetermined position between the leading edge and the trailing edge , then decreases from the first predetermined position to a second predetermined position between the leading edge and the trailing edge, then increases again from the second predetermined position to the trailing edge.
  • the first and second predetermined positions are positions of the connection interface along the rope, between the leading edge and the trailing edge.
  • the first and second predetermined positions can be determined when sizing the blade, and in particular the blade, depending on the aero-elastic properties of the blade that we wishes to obtain.
  • the evolution of the radius of curvature between the leading edge and the trailing edge is not monotonic unlike a linear or exponential evolution, but the connection interface presents a portion, between the first and the second predetermined position, in which its radius of curvature decreases. It is thus possible to adjust the response in vibration behavior, by adjusting the position of the first and second predetermined positions.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade is constant from the leading edge to a predetermined position between the leading edge and the trailing edge , then increases from the predetermined position to the trailing edge.
  • the predetermined position can be determined when sizing the blade, and in particular the blade, depending on the aero-elastic properties of the blade that it is desired to obtain. It can for example be placed closer to the trailing edge than to the leading edge, in order to increase the radius of curvature only in the vicinity of the trailing edge. It is thus possible to increase the stiffness of the interface only at the trailing edge, without modifying the connection interface in other regions, particularly near the leading edge.
  • an RBF/RBA ratio is between 1/1 and 20/1, preferably equal to 4/1, where RBF is the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade at the trailing edge, and RBA is the radius of curvature of said connection interface at the leading edge.
  • the radius of curvature of the connection interface at the trailing edge is four times higher than the radius of curvature at the leading edge.
  • Such a ratio allows in particular an increase in the margin to floating of 6% on a metal blade or made of a material with isotropic mechanical properties, and an increase in margin of 25% on a composite blade with foil or metal leading edge added.
  • the “floating margin” designates the level of vibration stresses, characterized by the difference in the angles of incidence of the blade between the leading edge and the trailing edge, from which instabilities linked to flutter appear. This margin being higher thanks to these ratios of radii of curvature, greater vibrational stresses will therefore be necessary for instabilities to appear. In other words, aeroelastic stability is improved.
  • the radius of curvature of the connection interface between the platform and the blade is non-constant between the leading edge and the trailing edge, both on the lower surface and on the lower surface. 'extrados.
  • the evolution of the radius of curvature of the connection interface may be different on the lower surface and the upper surface.
  • the evolution of the radius of curvature of the connection interface is preferably identical, that is to say symmetrical, on the intrados and extrados, so as to improve the symmetry of the blade, and to balance the distribution of efforts.
  • the blade is a rectifier blade
  • the platform is an internal platform
  • the blade extending between the internal platform and an external platform and being fixed to the internal platform via 'a first curved connection interface and being fixed to the external platform via a second connection interface, a radius of curvature of the first and/or the second connection interface being non-constant between the edge of leading edge and the trailing edge.
  • the rectifier is a flow straightener configured to be placed downstream of a turbomachine fan.
  • the blade of the rectifier comprises a blade extending between two platforms, being formed in one piece with them.
  • the changes in radius of curvature defined previously can apply to the first connection interface, to the second connection interface, or to both connection interfaces.
  • This makes it possible to improve the floating behavior of the rectifier blade and therefore its aero-elastic strength and stability depending on its environment in service.
  • increasing the radius of curvature, particularly at the trailing edge makes it possible to locally increase the stiffness of the blade, improving the aero-elastic stability and limiting the angle of attack of the blade profile, aerodynamic instabilities, and therefore the risk of aerodynamic stalls.
  • the present presentation also concerns an aircraft turbomachine comprising a blade according to any of the preceding embodiments.
  • the aircraft turbomachine may be a turbofan engine.
  • Figure 1 represents a longitudinal sectional view of a turbomachine according to this presentation
  • Figure 2 represents a perspective view of a blade according to this presentation
  • Figure 3 represents a detailed perspective view of a connection interface between a blade and a platform of a blade according to the present presentation
  • FIG. 4A-4D Figures 4A to 4D schematically represent different alternatives for changing the radius of curvature of the connection interface of Figure 3.
  • upstream and downstream are subsequently defined in relation to the direction of flow of gases through a turbomachine, indicated by the arrow F in Figure 1.
  • the terms “axial”, “radial” and their derivatives are considered in relation to the central axis X of the turbomachine. More precisely, a radial direction is a direction perpendicular to the central axis X.
  • FIG 1 illustrates a turbomachine, in particular a double-flow turbojet 100 extending around a central axis engine successively comprising at least one stage of low pressure compressor 2, high pressure compressor 3, a combustion chamber 4, at least one stage of high pressure turbine 5 and low pressure turbine 6.
  • the turbojet 100 further comprises an annular rectifier secondary flow, arranged downstream of the blower 1, and making it possible to straighten the secondary air flow coming from the blower 1.
  • the rectifier is formed by an assembly of blades 10, assembled circumferentially around the central axis X.
  • the embodiment of the invention described in the remainder of the description relates to a blade 10 of the rectifier of FIG. 1, with a T-type junction between the blade parts and the platform parts.
  • This example is however not limiting, the invention being able to be applied to rotor or stator blades located at other positions in the turbojet 100, and whose junctions between the blade parts and the platform parts can be of Z, C, L or cross type, for example.
  • FIG 2 shows in perspective a blade 10 of the annular straightener of Figure 1, which can be made of metal or composite materials.
  • the blade 10 comprises, in this example, a blade 12, an assembly of several of these blades forming the annular straightener of the figure 1.
  • the blade 12 extends radially between two coaxial platforms: a radially external platform 16 and a radially internal platform 18.
  • the platforms 16, 18 delimit a circulation vein of the secondary air flow, in which the blades 12 distributed regularly angularly between the platforms 16, 18.
  • the blade 12 has a leading edge 121 and a trailing edge 122, the chord of the blades 12 being the segment connecting the leading edge 121 to the trailing edge 122.
  • Each blade 12 further comprises an intrados 123 (hidden in Figure 2) and an extrados 124.
  • the blade 12 is fixed to the internal platform 18 and to the external platform 16 in a single piece, forming a single part with them.
  • the blade 12 is fixed to the internal platform 18 and to the platform external 16 via a connection interface 14 (the connection interface between the blade 12 and the external platform 16 being hidden in Figure 2), the connection interface 14 being curved.
  • the connection interface 14 corresponds to the curved portion making the junction between the blade 12 and the platforms 16, 18, thus forming a connection fillet.
  • connection interface 14 is, according to the invention, scalable.
  • Figure 3 represents a detailed view of the connection interface 14 between the blade 12 of Figure 2, and the external platform 16, intrados side 123. It will be noted that this example is not limiting, and could be apply in the same way to the extrados side 124, and to the connection interface 14 between the blade 12 and the internal platform 18, intrados side 123 and/or extrados side 124.
  • the radius of curvature of the connection interface 14 increases monotonically, and substantially linearly, from the leading edge 121 to the trailing edge 122, along the chord.
  • said radius of curvature is greater at the trailing edge 122 than at the leading edge 121.
  • the blade 12 having a lower thickness near the trailing edge 122 than near the leading edge 121, increasing the radius of curvature of the connection interface 14 thus makes it possible to increase the stiffness of the blade. blade 12 at the trailing edge 122, without modifying the aerodynamic profile thereof.
  • an RBF/RBA ratio can be between 1/1 and 20/1, preferably equal to 4/1, where RBF is the radius of curvature of the connection interface 14 between the external platform 16 and the blade 12 at the trailing edge 122, and RBA is the radius of curvature of said connection interface 14 at the leading edge 121.
  • a radius of curvature of the connection interface 14 may be equal to 8 mm at the trailing edge 122, and to 2 mm at the edge attack 121 .
  • the evolution of the radius of curvature along the chord can be identical on the intrados 123 and extrados 124 sides, or different.
  • Figures 4A to 4D schematically illustrate different examples of evolution between the leading edge 121 and the trailing edge 122, of the radius of curvature of the connection interface 14 between a blade 12 and the external platform 16.
  • the evolution of the radius of curvature of the connection interface 14 is monotonous between the leading edge 121 and the trailing edge 122. More precisely, the radius of curvature is first constant, from the leading edge 121 to a predetermined position P along the chord, then increasing from position P to the trailing edge 122.
  • the predetermined position P can be determined when dimensioning the blade 10 as a function of the aero-elastic properties of the blade 10 that it is desired to obtain. It can for example be arranged closer to the trailing edge 122 than to the leading edge 121, in order to increase the radius of curvature, possibly exponentially, only in the vicinity of the trailing edge 122.
  • the evolution of the radius of curvature of the connection interface 14 is non-monotonic between the leading edge 121 and the trailing edge 122. More precisely, the radius curvature is first increasing, from the leading edge 121 to a first predetermined position P1 along the rope, then decreasing from the first predetermined position P1 to a second predetermined position P2 along the rope, then again increasing from the second predetermined position P2 to the trailing edge 122.
  • the predetermined positions P1 and P2 can be determined when sizing the blade 10 as a function of the aero-elastic properties of the blade. blade 10 that we wish to obtain. In particular, the positions P1 and P2 can be adjusted according to the natural vibration modes that we wish to avoid.
  • the 4D image of Figures 4A to 4D represents an alternative example in which the radius of curvature of the connection interface 14 first decreases substantially from the leading edge 121, then increases and decreases suddenly in a central region of the chord, then increases again monotonically to the trailing edge 122.
  • the blade 10 may comprise, in addition to the variations described above in the radius of curvature of the connection interface 14, additional characteristics making it possible to further improve the aero-elastic behavior of the blade. It is for example possible to locally modify the density or mass of the blade 12, in a targeted manner, for example by providing hollow zones at the leading edge 121, or by adding stiffeners at the trailing edge 122. It is also possible to locally increase the thickness of the platforms 16, 18 at the level of the trailing edge 122 so as to stiffen them, or to add stiffeners.

Landscapes

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Abstract

Aubage (10) de turbomachine d'aéronef, comprenant au moins une plateforme (16) et au moins une pale (12) fixée à la plateforme par l'intermédiaire d'une interface de raccordement (14) courbe, la pale (12) comprenant un bord d'attaque (121), un bord de fuite (122), un intrados (123) et un extrados (124), un rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16) et la pale (12) d'un côté intrados (123) et/ou extrados (124) étant non constant entre le bord d'attaque (121) et le bord de fuite (122).

Description

Description
Titre de l'invention : AUBAGE AMELIORE DE TURBOMACHINE D'AERONEF
Domaine Technique
[0001 ] La présente invention concerne le domaine des aubages de turbomachines d’aéronef, notamment des aubages de redresseurs mais pas uniquement. L’invention concerne également une turbomachine d’aéronef comprenant un tel aubage.
Technique antérieure
[0002] De manière connue en soi, les aubages de turbomachines d’aéronef, notamment de turboréacteurs, comprennent une pale s’étendant axialement entre un bord d’attaque et un bord de fuite, et radialement entre un pied de pale et une tête de pale, formant ainsi un intrados et un extrados. Cette pale peut s’étendre radialement depuis une plateforme sur laquelle elle est fixée, ou bien s’étendre radialement entre une plateforme interne et une plateforme externe. De tels aubages peuvent avoir une fonction de rotor ou de stator, peuvent être disposés dans différentes régions de la turbomachine telles que le compresseur ou la turbine, et comprendre des matériaux composites ou métalliques. Un tel aubage peut par exemple être un redresseur de flux secondaire.
[0003] Un redresseur de flux de turboréacteur est un aubage statique qui a pour objectif de redresser le flux en sortie de soufflante en vue d’améliorer la performance aérodynamique du turboréacteur. Cependant, le profil au niveau du bord d’attaque de la pale est plus épais qu’au niveau du bord de fuite, ce qui implique une raideur plus importante au bord d’attaque par rapport au bord de fuite. Sous sollicitation vibratoire en flexion de la pale, un vrillage entre le bord d’attaque et le bord de fuite, et donc un changement d’incidence du profil peut se produire, entraînant des instabilités aérodynamiques. Ainsi, l’aubage peut voir son comportement en flottement et donc sa tenue et stabilité aéro-élastique se détériorer selon son environnement en service. On comprend par « comportement en flottement », le comportement de l’aubage en cas de vibrations en fonctionnement, engendrant une modification de l’angle d’incidence de la pale, et potentiellement un décrochage aérodynamique si cet angle d’incidence devient trop important.
[0004] Par conséquent, lors de la phase de conception et de dimensionnement des redresseurs de flux, il est nécessaire de tenir compte des différentes contraintes auxquelles ces redresseurs sont susceptibles d’être soumis, notamment les contraintes mécaniques telles que le transfert des efforts statiques, les sollicitations vibratoires et la fatigue aéro-élastique, afin de limiter les instabilités aéro-élastiques et les risques précités.
[0005] Néanmoins, les marges de dimensionnement peuvent s’avérer faibles, voir insuffisantes vis-à-vis de ces contraintes. En particulier, les leviers pour parvenir à améliorer ces marges peuvent s’avérer restreints compte tenu des dimensions de la pale qui ne peuvent être modifiées du fait de l’importance aérodynamique du profil de celle-ci.
[0006] Il existe donc un besoin pour une solution permettant de palier au moins en partie aux inconvénients précités.
Exposé de l’invention
[0007] Le présent exposé concerne un aubage de turbomachine d’aéronef, comprenant au moins une plateforme et au moins une pale fixée à la plateforme par l’intermédiaire d’une interface de raccordement courbe, la pale comprenant un bord d’attaque, un bord de fuite, un intrados et un extrados, un rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale d’un côté intrados et/ou extrados étant non constant entre le bord d’attaque et le bord de fuite.
[0008] Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial » et leurs dérivés sont définis en référence à l’axe principal de la turbomachine, et notamment l’axe de rotation de celle-ci, lorsque l’aubage est monté dans une telle turbomachine. On notera également que la corde de la pale est le segment joignant le bord d’attaque et le bord de fuite.
[0009] Par ailleurs, dans le présent exposé, on comprend par « interface de raccordement courbe », qu’il n’y a pas de discontinuité, et pas d’angle saillant, dans la jonction entre la pale et la plateforme, et que cette jonction est donc continue, la plateforme et la pale étant dans le prolongement l’une de l’autre par l’intermédiaire de cette interface courbe. On comprend en outre par « continue » que l’interface, pour chaque section dans un plan perpendiculaire à la plateforme, comprend une unique courbe raccordant à elle seule la plateforme et la pale, et non deux portions ou plus ayant des courbures distinctes. Une telle configuration impliquerait en effet une discontinuité dans l’interface. On comprend également que la pale et la plateforme sont monoblocs, et que l’interface de raccordement est présente tout autour de la base (ou pied) de la pale, c’est-à-dire du bord d’attaque au bord de fuite des côtés intrados et extrados.
[0010] Lorsque la turbomachine, dans laquelle est montée l’aubage, est en fonctionnement, les efforts engendrés notamment par les vibrations transitent par l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale. Or, le fait que le rayon de courbure de cette interface de raccordement ne soit pas constant, c’est-à-dire évolutif le long de la corde entre le bord d’attaque et le bord de fuite, implique des zones de rigidité plus ou moins élevée au niveau de cette interface de raccordement. En augmentant notamment le rayon de courbure de l’interface de raccordement à certaines positions le long de la pale, c’est-à-dire le long de la corde, il est en particulier possible de modifier les fréquences propres de la pièce afin d’éviter certaines plages coïncidant avec les vibrations du moteur. Il est ainsi possible d’améliorer la stabilité aéro-élastique de la pale.
[0011 ] Plus précisément, le fait d’avoir un rayon de courbure variable de l’interface de raccordement le long de la corde permet de pouvoir influer sur le comportement aéro-élastique de l’aubage, sur son comportement fréquentiel, et sur son comportement mécanique en statique, en dynamique et en fatigue, sans modifier le profil aérodynamique de la pale.
[0012] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale est plus élevé à proximité du bord de fuite qu’à proximité du bord d’attaque.
[0013] Par « à proximité du bord de fuite », on comprend une région plus proche du bord de fuite que du bord d’attaque, et notamment dans le quart de la corde le plus proche du bord de fuite. Cela permet d’apporter plus de raideur en flexion au niveau du bord de fuite sur la pale plutôt que sur le bord d’attaque, de manière à compenser et à équilibrer la différence d’épaisseur entre le bord d’attaque et le borde de fuite, et donc d’améliorer la réponse en comportement vibratoire.
[0014] Cette configuration peut également permettre de compenser le rajout de masse lié à l’intégration d’un bord d’attaque métallique plus lourd sur une pièce composite d’un point de vue vibratoire, et donc de permettre d’étendre les dimensions du bord d’attaque afin d’en intégrer un plus épais ou offrant une meilleure couverture de la pale.
[0015] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale augmente linéairement du bord d’attaque au bord de fuite. Cette configuration présente l’avantage d’être simple à mettre en oeuvre et à fabriquer.
[0016] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale augmente de manière exponentielle du bord d’attaque au bord de fuite. Cette configuration présente l’avantage, notamment par rapport à une configuration linéaire, d’accentuer la différence de raideur entre le bord de fuite et le bord d’attaque, et donc d’améliorer encore la réponse en comportement vibratoire.
[0017] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale augmente depuis le bord d’attaque jusqu’à une première position prédéterminée entre le bord d’attaque et le bord de fuite, puis diminue depuis la première position prédéterminée jusqu’à une deuxième position prédéterminée entre le bord d’attaque et le bord de fuite, puis augmente à nouveau depuis la deuxième position prédéterminée jusqu’au bord de fuite.
[0018] On comprend que la première et la deuxième position prédéterminée sont des positions de l’interface de raccordement le long de la corde, entre le bord d’attaque et le bord de fuite. La première et la deuxième position prédéterminée peuvent être déterminées lors du dimensionnement de l’aubage, et notamment de la pale, en fonction des propriétés aéro-élastiques de l’aubage que l’on souhaite obtenir. Ainsi, selon cette configuration, l’évolution du rayon de courbure entre le bord d’attaque et le bord de fuite n’est pas monotone contrairement à une évolution linaire ou exponentielle, mais l’interface de raccordement présente une portion, entre la première et la deuxième position prédéterminée, dans laquelle son rayon de courbure décroit. Il est ainsi possible d’ajuster la réponse en comportement vibratoire, en ajustant la position des première et deuxième positions prédéterminées.
[0019] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale est constant depuis le bord d’attaque jusqu’à une position prédéterminée entre le bord d’attaque et le bord de fuite, puis augmente de la position prédéterminée jusqu’au bord de fuite.
[0020] La position prédéterminée peut être déterminée lors du dimensionnement de l’aubage, et notamment de la pale, en fonction des propriétés aéro-élastiques de l’aubage que l’on souhaite obtenir. Elle peut par exemple être disposée plus proche du bord de fuite que du bord d’attaque, afin d’augmenter le rayon de courbure uniquement au voisinage du bord de fuite. Il est ainsi possible d’augmenter la raideur de l’interface uniquement au bord de fuite, sans modifier l’interface de raccordement dans les autres régions, notamment proche du bord d’attaque.
[0021] Dans certains modes de réalisation, un ratio RBF/RBA est compris entre 1/1 et 20/1 , de préférence égal à 4/1 , où RBF est le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale au bord de fuite, et RBA est le rayon de courbure de ladite interface de raccordement au bord d’attaque.
[0022] On comprend que lorsque le ratio RBF/RBA est de 4/1 , le rayon de courbure de l’interface de raccordement au bord de fuite est quatre fois plus élevé que le rayon de courbure au bord d’attaque. Un tel ratio permet notamment une augmentation de marge au flottement de 6% sur aube métallique ou constitué d’un matériau aux propriétés mécaniques isotropes, et d’une augmentation de marge de 25% sur aube composite avec clinquant ou bord d’attaque métallique rapporté. La « marge au flottement » désigne le niveau des sollicitations vibratoires, caractérisées par la différence des angles d’incidence de la pale entre le bord d’attaque et le bord de fuite, à partir duquel des instabilités liées au flottement apparaissent. Cette marge étant plus élevée grâce à ces ratios de rayons de courbure, des sollicitations vibratoires plus importantes seront donc nécessaires pour voir apparaitre des instabilités. En d’autres termes, la stabilité aéro-élastique est améliorée.
[0023] Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure de l’interface de raccordement entre la plateforme et la pale est non constant entre le bord d’attaque et le bord de fuite, à la fois sur l’intrados et sur l’extrados.
[0024] L’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement peut être différente sur l’intrados et l’extrados. Toutefois, l’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement est de préférence identique, c’est-à-dire symétrique, sur l’intrados et l’extrados, de manière à améliorer la symétrie de la pale, et à équilibrer la répartition des efforts.
[0025] Dans certains modes de réalisation, l’aubage est un aubage de redresseur, la plateforme est une plateforme interne, la pale s’étendant entre la plateforme interne et une plateforme externe et étant fixée à la plateforme interne par l’intermédiaire d’une première interface de raccordement courbe et étant fixée à la plateforme externe par l’intermédiaire d’une deuxième interface de raccordement, un rayon de courbure de la première et/ou de la deuxième interface de raccordement étant non constant entre le bord d’attaque et le bord de fuite.
[0026] Le redresseur est un redresseur de flux configuré pour être disposé en aval d’une soufflante de turbomachine. L’aubage du redresseur comprend une pale s’étendant entre deux plateformes, en étant formée de manière monobloc avec celles-ci. Ainsi, les évolutions de rayon de courbure définis précédemment peuvent s’appliquer à la première interface de raccordement, à la deuxième interface de raccordement, ou bien aux deux interfaces de raccordement. Cela permet d’améliorer le comportement en flottement de l’aubage de redresseur et donc sa tenue et stabilité aéro-élastique selon son environnement en service. En particulier, l’augmentation du rayon de courbure, notamment au niveau du bord de fuite, permet d’augmenter localement la raideur de l’aubage, améliorant la stabilité aéro-élastique et limitant la prise d’incidence du profil de la pale, les instabilités aérodynamiques, et donc le risque de décrochages aérodynamiques.
[0027] Le présent exposé concerne également une turbomachine d’aéronef comprenant un aubage selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. La turbomachine d’aéronef peut être un turboréacteur double flux.
Brève description des dessins
[0028] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :
[0029] [Fig. 1 ] La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d’une turbomachine selon le présent exposé,
[0030] [Fig. 2] La figure 2 représente une vue en perspective d’un aubage selon le présent exposé,
[0031 ] [Fig. 3] La figure 3 représente une vue détaillée en perspective d’une interface de raccordement entre une pale et une plateforme d’un aubage selon le présent exposé,
[0032] [Fig. 4A-4D] Les figures 4A à 4D représentent schématiquement différentes alternatives d’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement de la figure 3.
Description des modes de réalisation
[0033] Les termes « amont » et « aval » sont par la suite définis par rapport au sens d’écoulement des gaz au travers une turbomachine, indiqué par la flèche F sur la figure 1 . Les termes « axial », « radial » et leurs dérivés sont considérés par rapport à l’axe central X de la turbomachine. Plus précisément, une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe central X.
[0034] La figure 1 illustre une turbomachine, notamment un turboréacteur 100 à double flux s’étendant autour d’un axe central X, et comprenant de manière connue d’amont en aval successivement au moins une soufflante 1 , une partie moteur comprenant successivement au moins un étage de compresseur basse pression 2, de compresseur haute pression 3, une chambre de combustion 4, au moins un étage de turbine haute pression 5 et de turbine basse pression 6. Le turboréacteur 100 comprend en outre un redresseur annulaire de flux secondaire, disposé en aval de la soufflante 1 , et permettant de redresser le flux d’air secondaire provenant de la soufflante 1 . Le redresseur est formé par un assemblage d’aubages 10, assemblés circonférentiellement autour de l’axe central X.
[0035] Le mode de réalisation de l’invention décrit dans la suite de la description porte sur un aubage 10 du redresseur de la figure 1 , avec une jonction de type T entre les parties pales et les parties plateformes. Cet exemple n’est cependant pas limitatif, l’invention pouvant s’appliquer à des aubages de rotor ou de stator situés à d’autres positions dans le turboréacteur 100, et dont les jonctions entre les parties pales et les parties plateformes peuvent être du type en Z, en C, en L ou en croix, par exemple.
[0036] La figure 2 représente en perspective un aubage 10 du redresseur annulaire de la figure 1 , pouvant être métalliques ou en matériaux composites. L’aubage 10 comprend, dans cet exemple, une pale 12, un assemblage de plusieurs de ces aubages formant le redresseur annulaire de la figure 1 . La pale 12 s’étend radialement entre deux plateformes coaxiales : une plateforme radialement externe 16 et une plateforme radialement interne 18. Dans un redresseur, les plateformes 16, 18 délimitent une veine de circulation du flux d’air secondaire, dans laquelle se trouvent les pales 12 réparties régulièrement angulairement entre les plateformes 16, 18. Sur chaque aubage 10, la pale 12 comporte un bord d’attaque 121 et un bord de fuite 122, la corde des pales 12 étant le segment reliant le bord d’attaque 121 au bord de fuite 122. Chaque pale 12 comprend en outre un intrados 123 (masqué sur la figure 2) et un extrados 124.
[0037] La pale 12 est fixée à la plateforme interne 18 et à la plateforme externe 16 de manière monobloc, formant une seule et même pièce avec celles-ci. En particulier, la pale 12 est fixée à la plateforme interne 18 et à la plateforme externe 16 par l’intermédiaire d’une interface de raccordement 14 (l’interface de raccordement entre la pale 12 et la plateforme externe 16 étant masquée sur la figure 2), l’interface de raccordement 14 étant courbe. En d’autres termes, l’interface de raccordement 14 correspond à la portion courbe faisant la jonction entre la pale 12 et les plateformes 16, 18, formant ainsi un congé de raccordement.
[0038] Cependant, contrairement à une configuration classique dans laquelle cette interface de raccordement 14 présenterait un rayon de courbure constant sur toute la circonférence de la pale 12, c’est-à-dire du bord d’attaque 121 au bord de fuite 122 sur chacun des côtés intrados 123 et extrados 124, le rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 est, selon l’invention, évolutif.
[0039] La figure 3 représente une vue détaillée de l’interface de raccordement 14 entre la pale 12 de la figure 2, et la plateforme externe 16, côté intrados 123. On notera que cet exemple n’est pas limitatif, et pourrait s’appliquer de la même façon au côté extrados 124, et à l’interface de raccordement 14 entre la pale 12 et la plateforme interne 18, côté intrados 123 et/ou côté extrados 124.
[0040] Dans cet exemple, le rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 augmente de manière monotone, et sensiblement linéaire, depuis le bord d’attaque 121 jusqu’au bord de fuite 122, le long de la corde. Ainsi, ledit rayon de courbure est plus important au niveau du bord de fuite 122 qu’au niveau du bord d’attaque 121 . La pale 12 présentant une épaisseur plus faible à proximité du bord de fuite 122, qu’à proximité du bord d’attaque 121 , l’augmentation du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 permet ainsi d’augmenter la raideur de la pale 12 au bord de fuite 122, sans modifier le profil aérodynamique de celle-ci.
[0041] Par exemple, un ratio RBF/RBA peut être compris entre 1/1 et 20/1 , de préférence égal à 4/1 , où RBF est le rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 entre la plateforme externe 16 et la pale 12 au bord de fuite 122, et RBA est le rayon de courbure de ladite interface de raccordement 14 au bord d’attaque 121 . Par exemple, un rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 peut être égal à 8 mm au bord de fuite 122, et à 2 mm au bord d’attaque 121 . De plus, l’évolution du rayon de courbure le long de la corde peut être identique sur les côtés intrados 123 et extrados 124, ou différente.
[0042] Les figures 4A à 4D illustrent schématiquement différents exemples d’évolution entre le bord d’attaque 121 et le bord de fuite 122, du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 entre une pale 12 et la plateforme externe 16.
[0043] Sur l’image 4A des figures 4A à 4D, l’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 est monotone et croissante entre le bord d’attaque 121 et le bord de fuite 122, et croît de manière linéaire. Cette configuration correspond à l’exemple illustré sur la figure 3.
[0044] Sur l’image 4B des figures 4A à 4D, l’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 est monotone entre le bord d’attaque 121 et le bord de fuite 122. Plus précisément, le rayon de courbure est d’abord constant, du bord d’attaque 121 jusqu’à une position prédéterminée P le long de la corde, puis croissant de la position P jusqu’au bord de fuite 122.
[0045] La position prédéterminée P peut être déterminée lors du dimensionnement de l’aubage 10 en fonction des propriétés aéro-élastiques de l’aubage 10 que l’on souhaite obtenir. Elle peut par exemple être disposée plus proche du bord de fuite 122 que du bord d’attaque 121 , afin d’augmenter le rayon de courbure, éventuellement de manière exponentielle, uniquement au voisinage du bord de fuite 122.
[0046] Sur l’image 4C des figures 4A à 4D, l’évolution du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 est non monotone entre le bord d’attaque 121 et le bord de fuite 122. Plus précisément, le rayon de courbure est d’abord croissant, du bord d’attaque 121 jusqu’à une première position prédéterminée P1 le long de la corde, puis décroissant de la première position prédéterminée P1 jusqu’à une deuxième position prédéterminée P2 le long de la corde, puis à nouveau croissant de la deuxième position prédéterminée P2 jusqu’au bord de fuite 122. [0047] De la même façon que pour l’exemple de l’image 4B des figures 4A à 4D, Les positions prédéterminées P1 et P2 peuvent être déterminées lors du dimensionnement de l’aubage 10 en fonction des propriétés aéro-élastiques de l’aubage 10 que l’on souhaite obtenir. En particulier, les positions P1 et P2 peuvent être ajustées en fonction des modes propres de vibrations que l’on souhaite éviter.
[0048] L’image 4D des figures 4A à 4D représente un exemple alternatif dans lequel le rayon de courbure de l’interface de raccordement 14 est d’abord sensiblement décroissant à partir du bord d’attaque 121 , puis augmente et diminue brutalement dans une région centrale de la corde, puis augmente à nouveau de manière monotone jusqu’au bord de fuite 122.
[0049] On notera que, dans certains modes de réalisation alternatifs et non représentés, l’aubage 10 peut comprendre, en plus des variations décrites ci- dessus du rayon de courbure de l’interface de raccordement 14, des caractéristiques supplémentaires permettant d’améliorer encore le comportement aéro-élastique de l’aubage. Il est par exemple possible de modifier localement la densité ou la masse de la pale 12, de manière ciblée, par exemple en prévoyant des zones creuses au niveau du bord d’attaque 121 , ou en rajoutant des raidisseurs au niveau du bord de fuite 122. Il est également possible d’augmenter localement l’épaisseur des plateformes 16, 18 au niveau du bord de fuite 122 de manière à rigidifier celles-ci, ou de rajouter des raidisseurs.
[0050] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Aubage (10) de turbomachine d'aéronef, comprenant au moins une plateforme (16, 18) et au moins une pale (12) fixée à la plateforme par l'intermédiaire d'une interface de raccordement (14) courbe et continue, la pale (12) comprenant un bord d'attaque (121), un bord de fuite (122), un intrados (123) et un extrados (124), un rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) d'un côté intrados (123) et extrados (124) étant non constant entre le bord d'attaque
(121) et le bord de fuite (122), et étant plus élevé à proximité du bord de fuite (122) qu'à proximité du bord d'attaque (121) à la fois sur l'intrados (123) et sur l'extrados (124).
[Revendication 2] Aubage (10) selon la revendication 1, dans lequel le rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) augmente linéairement du bord d'attaque (121) au bord de fuite
(122).
[Revendication 3] Aubage (10) selon la revendication 1, dans lequel le rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) augmente de manière exponentielle du bord d'attaque (121) au bord de fuite (122).
[Revendication 4] Aubage (10) selon la revendication 1, dans lequel le rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) augmente depuis le bord d'attaque (121) jusqu'à une première position prédéterminée (PI) entre le bord d'attaque (121) et le bord de fuite (122), puis diminue depuis la première position prédéterminée (PI) jusqu'à une deuxième position prédéterminée (P2) entre le bord d'attaque (121) et le bord de fuite (122), puis augmente à nouveau depuis la deuxième position prédéterminée (P2) jusqu'au bord de fuite (122). [Revendication 5] Aubage (10) selon la revendication 1, dans lequel le rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) est constant depuis le bord d'attaque (121) jusqu'à une position prédéterminée (P) entre le bord d'attaque (121) et le bord de fuite (122), puis augmente de la position prédéterminée (P) jusqu'au bord de fuite (122).
[Revendication 6] Aubage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel un ratio RBF/RBA est compris entre 1/1 et 20/1, de préférence égal à 4/1, où RBF est le rayon de courbure de l'interface de raccordement (14) entre la plateforme (16, 18) et la pale (12) au bord de fuite (122), et RBA est le rayon de courbure de ladite interface de raccordement (14) au bord d'attaque (121).
[Revendication 7] Aubage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l'aubage (10) étant un aubage de redresseur, la plateforme étant une plateforme interne (18), la pale (12) s'étendant entre la plateforme interne (18) et une plateforme externe (16) et étant fixée à la plateforme interne (18) par l'intermédiaire d'une première interface de raccordement courbe et étant fixée à la plateforme externe (16) par l'intermédiaire d'une deuxième interface de raccordement, un rayon de courbure de la première et/ou de la deuxième interface de raccordement étant non constant entre le bord d'attaque (121) et le bord de fuite (122).
[Revendication 8] Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un aubage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5297228B2 (ja) * 2009-02-26 2013-09-25 三菱重工業株式会社 タービン翼及びガスタービン
EP3064711A1 (fr) * 2015-03-02 2016-09-07 United Technologies Corporation Composant, moteur à turbine à gaz et procédé associé
WO2021153531A1 (fr) * 2020-01-27 2021-08-05 三菱パワー株式会社 Aube de rotor de turbine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7249933B2 (en) * 2005-01-10 2007-07-31 General Electric Company Funnel fillet turbine stage
EP3553277B1 (fr) * 2017-02-07 2023-06-28 IHI Corporation Aube de machine à flux axial

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5297228B2 (ja) * 2009-02-26 2013-09-25 三菱重工業株式会社 タービン翼及びガスタービン
EP3064711A1 (fr) * 2015-03-02 2016-09-07 United Technologies Corporation Composant, moteur à turbine à gaz et procédé associé
WO2021153531A1 (fr) * 2020-01-27 2021-08-05 三菱パワー株式会社 Aube de rotor de turbine

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