WO2024121487A1 - Ensemble statorique pour turbomachine et turbomachine - Google Patents

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WO2024121487A1
WO2024121487A1 PCT/FR2023/051879 FR2023051879W WO2024121487A1 WO 2024121487 A1 WO2024121487 A1 WO 2024121487A1 FR 2023051879 W FR2023051879 W FR 2023051879W WO 2024121487 A1 WO2024121487 A1 WO 2024121487A1
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WO
WIPO (PCT)
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blades
annular row
blade
stator assembly
annular
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051879
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English (en)
Inventor
Mickael Cavarec
Chloé Marie Cathy VERY
Jean-François Antoine Christian RIOS
Damien DUFAU
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
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Publication date
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    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/167—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes of vanes moving in translation
    • 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
    • F01D5/146—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of blades with tandem configuration, split blades or slotted blades
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
    • F05D2230/51—Building or constructing in particular ways in a modular way, e.g. using several identical or complementary parts or features

Definitions

  • the present disclosure relates to a turbomachine stator assembly as well as to a turbomachine, such as an aircraft turbojet or turboprop, comprising such an assembly.
  • Figure 1 schematically represents a double flow turbomachine 1 of a known type which comprises, from upstream AM to downstream AV according to the direction of flow of the gases within the turbomachine 1, a fan 2 , a low pressure compressor 3, a high pressure compressor 4, a combustion chamber 5, a high pressure turbine 6, a low pressure turbine 7 and an exhaust system at the rear body of the turbomachine 1.
  • the flow of gas, in particular air, entering upstream of the turbomachine 1 first circulates through the fan 2 then divides, on the one hand, into an annular circulation stream called the primary stream 8, and on the other hand, in an annular circulation vein called secondary vein 9 surrounding the primary vein 8.
  • the low pressure compressor 3, the high pressure compressor 4, the combustion chamber 5, the high pressure turbine 6 and the low pressure turbine 7 are located in the primary vein 8.
  • the terms “longitudinal”, “radial” and “circumferential” are defined with respect to the longitudinal axis X of the turbomachine 1, the longitudinal axis X being coincident with the axis of rotation of the low pressure and high pressure rotors of the turbomachine 1.
  • the terms “interior” and “exterior”, as well as “internal” and “external”, are then defined in the radial direction relative to the longitudinal axis X.
  • Turbines and compressors generally comprise a stator and a rotor which is capable of pivoting relative to the stator around the longitudinal axis X of the turbomachine 1.
  • the rotor comprises a plurality of annular rows of moving vanes arranged longitudinally alternating with annular rows of stator vanes, the radially outer ends of the stator vanes being attached to a casing surrounding the annular rows of moving vanes and stator vanes.
  • the invention aims to provide a simple, reliable and economical solution to this need.
  • stator assembly for a turbomachine having a longitudinal axis.
  • the stator assembly comprises a first annular row of blades whose blades are arranged alternating circumferentially with blades of a second annular row of blades.
  • the blades of the first annular row of blades and the second annular row of blades are in particular regularly distributed around the longitudinal axis.
  • the first annular row of blades and the second annular row of blades are movable circumferentially relative to each other between a first configuration in which a leading edge of each blade of the second annular row of blades comes in contact with an intrados face of a circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades, and a second configuration in which each blade of the second annular row of blades is at a distance from said blade of the first row annular blades.
  • the first and second configurations correspond in particular to two extreme configurations of relative positioning of the first annular row of blades relative to the second annular row of blades.
  • Each blade comprises an intrados face and an extrados face which meet at a first end called the leading edge and a second end called the trailing edge.
  • Each blade also includes a chord corresponding to the segment connecting the leading edge to the trailing edge of a profile of the blade, and a camber line corresponding to the average line of the profile of the blade.
  • thickness of a blade is meant a dimension of the blade in a direction perpendicular to the camber line of the blade in the plane of the profile of the blade.
  • Such a stator assembly having two axially nested rows and capable of rotating relative to each other between two limit configurations, offers the considerable advantage of making it possible to adapt the stator assembly to different cases of operation of the turbomachine. Consequently, said stator assembly makes it possible to optimize the efficiency and reduce the fuel consumption of the turbomachine.
  • the first configuration of the stator assembly in which the two blades, respectively of the first annular row of blades and of the second annular row of blades, of each pair of blades are in contact, is similar to a configuration of a single annular row of blades having the same number of blades as the first annular row of blades or as the second annular row of blades.
  • This first configuration allows the stator assembly to support a higher flow rate of gas flow passing through the stator assembly in comparison of the second configuration. Indeed, the higher the flow rate, the lower the impact of the gas flow arriving on the stator blades, or even negative. It is therefore advantageous, in order to limit aerodynamic losses, to have a more open inter-blade channel, for example with a higher pitch between the blades.
  • pitch is meant the circumferential spacing between successive blades.
  • the pitch between the blades is advantageously reduced compared to the second configuration, because the two annular rows of blades are similar to a single row of blades. Therefore, the first configuration is better suited for higher throughput.
  • each blade of the second annular row of blades on the side of the intrados face of a circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades makes it possible, on the one hand, to maintain the upper surface of the first annular row of blades which is the face which works the most aerodynamically, and, on the other hand, to limit the aerodynamic losses at the level of the transition between the two blades, for example compared to an arrangement where the blade of the second annular row of blades would come against the upper surface of a circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades.
  • This is in particular due to the camber and the inclination of the intrados face of the blade of the first annular row of blades which can “house” or “shelter” the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades.
  • the second configuration of the stator assembly in which the blades of the two rows are at a distance from each other, is similar to a configuration of blades having a double number of blades compared to the first annular row blades or the second annular row of blades.
  • This second configuration allows the stator assembly to be better adapted to a lower flow rate. Indeed, the lower the flow rate, the higher the incidence of the gas flow arriving on the stator blades. It is therefore advantageous, in order to limit aerodynamic losses, in particular due to stalling phenomena at the level of the upper surface of the blades, to have a more closed inter-blade channel, for example with a pitch between the blades. weaker. This is made possible by the doubling of the blades in the second configuration.
  • the radial height of the blades of the first annular row of blades can be different from the radial height of the blades of the second annular row of blades.
  • the leading edge of the blades of the second annular row of blades may extend only partially on the intrados face of the blades of the first annular row of blades in the radial direction.
  • a first spacing is defined between the consecutive blades of the first annular row of blades, in particular between the leading edges of the consecutive blades of the first annular row of blades.
  • each blade of the second annular row of blades may be spaced from the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades by a second spacing, the second spacing preferably being less than 60% of the first spacing.
  • the second spacing may correspond to a circumferential distance between the leading edge of the blade of the second annular row blades and the camber line of the adjacent blade of the first annular row of blades.
  • the second spacing can be between 30% and 50% of the first spacing.
  • the blades of the second annular row of blades can only move over a portion of the space between two corresponding consecutive blades of the first annular row of blades, the portion being delimited at one end by the face d lower surface of one of the two blades of the first annular row of blades.
  • the intrados face of each blade of the first annular row of blades may comprise a geometric step upstream, depending on the direction of flow of the gases within the stator assembly, from the leading edge of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades.
  • This feature makes it possible to simplify the design of the stator assembly so that the blade of the first annular row of blades houses the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades in the first configuration. More precisely, the geometric drop can correspond to a change in curvature of said intrados face.
  • a maximum thickness of each pair of blades in the first configuration can advantageously be less than or equal to the sum of a maximum thickness of the corresponding blade of the first annular row of blades and a maximum thickness of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades.
  • a ratio between the maximum thickness of each pair of blades in the first configuration and the maximum thickness of the corresponding blade of the first annular row of blades can advantageously be less than or equal to a coefficient of between 1 and 1.2, for example equal to 1.
  • a coefficient of between 1 and 1.2 for example equal to 1.
  • the sum of a thickness of each blade of the first annular row of blades and a thickness of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades, at the same given longitudinal position of the blade is preferably less than or equal to a maximum thickness of the blade of the first annular row of blades.
  • the lower surface face of each blade of the second annular row of blades can form an aerodynamically continuous surface with a first surface of the lower surface face of the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades, the first surface being upstream of the leading edge of said blade of the second annular row of blades according to the direction of gas flow within the stator assembly.
  • aerodynamically continuous surface we mean that the flow of gases against said surface is continuous, or, in other words, that the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the junction between the first surface and the intrados face of the blade of the second annular row of blades is dimensioned so that, for given gas flow conditions, for example in terms of speed and angle of attack, the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the intrados face of the pair of blades can advantageously be devoid of geometric recess. Such a characteristic makes it possible to improve the aerodynamic profile of the stator assembly in the first configuration.
  • each blade of the second annular row of blades can advantageously have a shape complementary to a second surface of the lower surface of the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades. , the second surface being downstream of the leading edge of said blade of the second annular row of blades in the direction of gas flow within the stator assembly.
  • the upper surface of the blades of the second annular row of blades matches at least partially the lower surface of the circumferentially adjacent blades of the first annular row of blades.
  • the intrados face of each blade of the first annular row of blades can advantageously be formed of the first surface, delimited upstream by the leading edge of said blade and downstream by the geometric recess, and of the second surface delimited upstream by the geometric recess and downstream by the trailing edge of said blade.
  • a free volume can be provided between the upper surface of the blades of the second annular row of blades and the lower surface of the blades of the first annular row of blades in the first configuration.
  • a free volume offers wider design possibilities from an aerodynamic point of view and from a thermomechanical point of view, in particular of the lower surface and the geometry at the level of the trailing edge of the blades of the first row annular blades.
  • the blades of the first annular row of blades can thus advantageously have a more suitable geometry in the second configuration.
  • such an arrangement also makes it possible to improve the vibrational behavior of the stator assembly.
  • the upper surface of the blade of the second annular row of blades can advantageously come into contact with the trailing edge of each blade of the first annular row of blades adjacent to said blade of the second annular row of blades.
  • Such a characteristic makes it possible to limit losses due to clearances between the blades, in particular in the case where there is a free volume between the respective blades of the first annular row of blades and the second annular row of blades.
  • the extrados face of the blades of the first annular row of blades can form an aerodynamically continuous surface with a portion of the extrados face of the blades of the second annular row of blades downstream of the edge leakage of the blades of the first annular row of blades.
  • aerodynamically continuous surface we mean that the flow of gases against said surface is continuous, or, in other words, that the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the junction between the extrados face of the blade of the first annular row of blades and said portion of the extrados face of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades is dimensioned so that, for given gas flow conditions, for example in terms of speed and angle of attack, the gas flow lines against said surface are continuous.
  • the upper surface of the pair of blades can advantageously be devoid of geometric recess in the first configuration. Such a characteristic makes it possible to improve the aerodynamic profile of the stator assembly in the first configuration.
  • each blade of the second annular row of blades can advantageously be offset longitudinally relative to the leading edge of the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades by a first distance between 20% and 40%, preferably equal to 30%, of the chord of said blade of the first annular row of blades. More precisely, the leading edge of each blade of the second annular row of blades is offset longitudinally downstream, according to the direction of flow of the gases in the stator assembly, relative to the leading edge of the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades. Such an offset helps to reduce the maximum thickness of the pair of blades in the first configuration.
  • this offset makes it possible to shift the positions of the maximum thicknesses of each blade profile, so that the profile of the pair of blades is less thick in the first configuration than the sum of the maximum thicknesses of the profiles of the two respective blades. .
  • the pair of blades offers a gain in passage section compared to a conventional configuration comprising a single row of blades.
  • the upstream flow according to the direction of flow of the gases within the stator assembly, then advantageously depends on the geometry of the blades of the first annular row of blades. It is then easier to control the flow upstream by adapting the geometry of the blades of the first annular row of blades.
  • leading edges of the blades of the first annular row of blades and of the blades of the second annular row of blades can be aligned longitudinally. In other words, in this scenario, there is no longitudinal offset between the blades of the first annular row of blades and the blades of the second annular row of blades.
  • each blade of the second annular row of blades can advantageously be offset longitudinally relative to the trailing edge of the circumferentially adjacent blade of the first annular row of blades by a second distance between 30% and 60% of the chord of said blade of the first annular row of blades. More precisely, the trailing edge of each blade of the second annular row of blades is offset longitudinally downstream, according to the direction of flow of the gases in the stator assembly, relative to the trailing edge of the blade circumferentially adjacent to the first annular row of blades. Such an offset at the trailing edge makes it easier to control the the downstream flow according to the direction of flow of the gases within the stator assembly by adapting the geometry of the blades of the second annular row of blades.
  • the blades of the first annular row of blades and the second annular row of blades can advantageously have a chord of substantially the same length.
  • an angle between the directions of camber at the level of the trailing edge respectively of each blade of the first annular row of blades and of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades can advantageously be less than or equal to 5%.
  • direction of camber at the trailing edge is meant the tangent to the line of camber at the trailing edge. This characteristic makes it possible to not significantly modify the exit angle between the first and the second configurations despite the installation of the stator assembly comprising two annular rows of blades.
  • an angle between the camber directions at the level of the trailing edge respectively of each blade of the first annular row of blades and of the circumferentially adjacent blade of the second annular row of blades can advantageously be greater than or equal to 5%.
  • This characteristic makes it possible to offer flexibility in the dimensioning of the leakage angles of the blades of the first annular row and the second annular row.
  • this characteristic makes it possible to control an average leakage angle in the second configuration.
  • the first annular row of blades can be fixed, and the second annular row of blades can be able to rotate relative to the first annular row of blades so as to be able to adjust the position of the blades of the second annular row of blades relative to the blades of the first annular row of blades.
  • the second annular row of blades can be fixed, and the first annular row of blades can be able to rotate relative to the second annular row of blades so as to be able to adjust the position of the blades of the blade. first annular row of blades relative to the blades of the second annular row of blades.
  • the stator assembly can advantageously comprise a radially internal annular shroud and a radially external annular shroud being fixed, between which the blades of the first annular row of blades extend. More particularly, the radially external annular shroud is fixed to a casing of the turbomachine.
  • the stator assembly may also comprise at least a first ring from which the blades of the second annular row of blades extend radially inward.
  • said at least one first ring may comprise a first ring or a plurality of first rings.
  • the radially external annular ferrule comprises in particular a first annular groove, said at least one first ring being mounted in pivot connection in the first annular groove.
  • Said at least one first ring can extend longitudinally over the entire longitudinal length of the blades of the second annular row of blades, or alternatively can extend over a longitudinal length less than the longitudinal length of the blades of the second annular row of blades.
  • a radially internal end of the blades of the second annular row of blades can advantageously be free.
  • the fixing of the blades of the second annular row of blades is thus solely ensured by said at least one first ring.
  • the stator assembly may comprise at least one second ring so that the blades of the second annular row of blades extend radially between said at least one first ring and said at least one second ring.
  • said at least one second ring may comprise a second ring or a plurality of second rings.
  • the first radially internal annular ferrule may comprise a second annular groove, said at least one second ring being mounted in pivot connection in the second annular groove.
  • Said at least one second ring can extend longitudinally over the entire longitudinal length of the blades of the second annular row of blades, or alternatively can extend over a longitudinal length less than the longitudinal length of the blades of the second annular row of blades.
  • a compressor for example a low pressure compressor or a high pressure compressor, comprising the stator assembly as previously described, in particular comprising a plurality of stator assemblies.
  • a turbomachine such as a turbojet or a turboprop, comprising the stator assembly as previously described.
  • the turbomachine may include a control unit controlling the relative positioning between the first annular row of blades and the second annular row of blades, in particular as a function of the operational data of the turbomachine.
  • the stator assembly can be ordered in the first configuration when the turbomachine requires a higher flow capacity or when it is important to minimize aerodynamic losses, for example when the turbomachine is at high speed or in stabilized speed.
  • the stator assembly can be controlled in the second configuration when the turbomachine is in transition mode, for example during acceleration.
  • FIG. 1 respectively illustrates a schematic sectional view of a turbomachine
  • FIG. 2 illustrates two partial schematic views of an example of a stator assembly according to the present document respectively in a first configuration P1 (left figure) and in a second configuration P2 of the assembly (right figure);
  • FIG. 3 illustrates two other partial schematic views of an example of a stator assembly according to the present document respectively in a first configuration P1 (left figure) and in a second configuration of the assembly P2 (right figure);
  • FIG. 4 schematically illustrates a partial sectional view of an example of a stator assembly according to this document, this figure comprising a first enlargement A1 illustrated in the upper part named Figure 4A1 and a second enlargement A2 illustrated in the lower part named Figure 4A2;
  • FIG. 5 schematically illustrates a partial sectional view of another example of a stator assembly according to this document.
  • FIG. 6 [Fig. 7], [Fig. 8], [Fig. 9], [Fig. 10] and [Fig. 11] schematically illustrate partial views of examples of stator assembly according to this document.
  • FIG. 2 and 3 schematically representing two partial views of a stator assembly for a turbomachine of longitudinal axis X according to the present document.
  • a stator assembly is used in a compressor, in particular a high pressure compressor or a low pressure compressor, of a turbomachine as previously described with reference to Figure 1.
  • This document also relates to any type of turbomachine comprising such a compressor, for example a turboprop or a turbojet for an aircraft, preferably a turbojet.
  • the stator assembly 10 for turbomachine 1 comprises a first annular row of blades 10a whose blades are arranged alternating circumferentially with blades of a second annular row of blades 10b.
  • the blades 11 a, 11 b of the first annular row of blades and the second annular row of blades are in particular regularly distributed around the longitudinal axis X.
  • each blade 11a, 11b comprises an intrados face 14a, 14b and an extrados face 15a, 15b which meet at a first end called leading edge 12a, 12b and a second end called trailing edge 13a, 13b.
  • Each blade 11a, 11b also comprises a chord Ca, Cb, corresponding to the segment connecting the leading edge 12a, 12b to the trailing edge 13a, 13b of a profile of the blade, and a camber line 16a , 16b corresponding to the average line of the blade profile.
  • thickness of a blade is meant a dimension of the blade in a direction perpendicular to the camber line of the blade in the plane of the profile of the blade.
  • the first annular row of blades 10a and the second annular row of blades 10b are movable circumferentially relative to each other between a first configuration P1 and a second configuration P2.
  • first configuration P1 the leading edge 12b of each blade 11b of the second annular row of blades 10b comes into contact with an intrados face 14a of a circumferentially adjacent blade 11a of the first annular row blades 10a.
  • second configuration P2 each blade 11 b of the second annular row of blades 10b is at a distance from said blade 11 a of the first annular row of blades 10a.
  • the first and the second configurations correspond in particular to two extreme configurations of relative positioning of the first annular row of blades relative to the second annular row of blades.
  • the blades 11a of the first annular row of blades 10a will be designated first blades 11a and the blades 11b of the second annular row of blades 10b will be designated second blades 11b.
  • only such a pair of blades will be described, the characteristics developed being applicable to all sets of blades of the stator assembly.
  • Such a stator assembly having two rows nested longitudinally and capable of rotating relative to each other between two limit configurations, offers the considerable advantage of making it possible to adapt the stator assembly to different cases of operation of the turbomachine. Consequently, said stator assembly makes it possible to optimize the efficiency and reduce the fuel consumption of the turbomachine.
  • the first configuration of the stator assembly in which the first and second vanes 1 1 a, 1 1 b of each pair of vanes are in contact, is similar to a configuration of a single annular row d blades having the same number of blades as the first annular row of blades or the second annular row of blades.
  • This first configuration allows the stator assembly to support a higher flow rate of gas flow passing through the stator assembly compared to the second configuration. Indeed, the higher the flow rate, the lower the impact of the gas flow arriving on the stator blades, or even negative. It is therefore advantageous, in order to limit aerodynamic losses, to have a more open inter-blade channel, for example with a higher pitch between the blades.
  • pitch we mean the circumferential spacing between successive blades.
  • the pitch between the blades is advantageously reduced compared to the second configuration, because the two annular rows of blades are similar to a single row of blades. Therefore, the first configuration is better suited for higher throughput.
  • each second blade 11 b on the side of the intrados face 14a of the first blade 11 a makes it possible, on the one hand, to maintain the extrados face of the first annular row of blades which is the face which works the most aerodynamically, and, on the other hand, to limit aerodynamic losses at the level of the transition between the two blades, for example compared to an arrangement where the second blade would come against the face of upper surface of the first dawn. This is particularly due to the camber and inclination of the intrados face of the first blade which can “house” or “shelter” the second blade.
  • the second configuration of the stator assembly in which the blades of the two rows are at a distance from each other, is similar to a configuration of blades having a double number of blades compared to the first annular row blades or the second annular row of blades.
  • This second configuration allows the stator assembly to be better adapted at a lower flow rate. In fact, the lower the flow rate, the higher the incidence of the gas flow arriving on the stator blades. It is therefore advantageous, in order to limit aerodynamic losses, in particular due to stalling phenomena at the level of the upper surface of the blades, to have a more closed inter-blade channel, for example with a pitch between the blades. weaker. This is made possible by the doubling of the blades in the second configuration.
  • the turbomachine 1 may comprise a control unit controlling the relative positioning between the first annular row of blades and the second annular row of blades, in particular as a function of the operational data of the turbomachine.
  • the stator assembly can be ordered in the first configuration when the turbomachine requires a higher flow capacity or when it is important to minimize aerodynamic losses, for example when the turbomachine is at high speed or in stabilized speed.
  • the stator assembly can be controlled in the second configuration when the turbomachine is in transition mode, for example during acceleration.
  • the radial height of the first blades 11 a can be different from the radial height of the second blades 11 b.
  • the leading edge of the second blades may extend only partially on the intrados face of the first blades in the radial direction.
  • a first spacing E1 is defined between the first consecutive blades 11a, in particular between the leading edges 12a of first consecutive blades 11a.
  • each second blade 11 b can be spaced from the first blade 11 a by a second spacing E2.
  • the second spacing E2 can correspond to a circumferential distance between the leading edge 12b of the second blade 11b and the camber line 16a of the adjacent first blade 11a.
  • the second spacing E2 is preferably less than 60% of the first spacing E1.
  • the second spacing E2 can be between 30% and 50% of the first spacing E1.
  • the second blades can only move over a portion of the space between two corresponding consecutive first blades 11a, the portion being delimited at one end by the intrados face 14a of one of said two first blades 1 1 a.
  • the intrados face 14a of the first blade 11a may comprise a geometric recess 142 upstream of the leading edge 12b of the second blade 11b according to the direction of flow of the gases within the assembly stator. This characteristic makes it possible to simplify the design of the stator assembly so that the first blade 11 a houses the second blade 1 1 b in the first configuration. More precisely, the geometric offset 142 can correspond to a change in curvature of the intrados face 14a.
  • a maximum thickness w12max of each pair of blades in the first configuration can advantageously be less than or equal to the sum of a maximum thickness wl max of the first blade 11 a and a maximum thickness w2max of the second blade 11 b.
  • Such a configuration makes it possible to improve the aerodynamic performance of the stator assembly in the first configuration P1.
  • a ratio between the maximum thickness w12max of each pair of blades in the first configuration and the maximum thickness wl max of the first blade 1 1 a can advantageously be less than or equal to a coefficient between 1 and 1, 2, for example equal to 1.
  • the sum of a thickness w1 of the first blade 11 a and a thickness w2 of the second blade 11 a, at the same given longitudinal position of the blade, is preferably less than a maximum thickness w1 max of the first dawn 11 a.
  • thickness we mean the dimension in a direction perpendicular to the chord.
  • the lower surface 14b of the second blade 11b can form an aerodynamically continuous surface with a first surface 140 of the lower surface 14a of the first blade 11a .
  • the first surface 140 is in particular upstream of the leading edge 12b of the second blade 11b according to the direction of flow of the gases within the stator assembly.
  • aerodynamically continuous surface we mean that the flow of gases against said surface is continuous, or, in other words, that the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the junction between the first surface 140 and the intrados face 14b of the second blade 11b is dimensioned so that, for given gas flow conditions, for example in terms of speed and angle d attack, the gas flow lines against said surface are continuous, that is to say not presenting any discontinuity at said junction.
  • the intrados face of the pair of blades can advantageously be devoid of geometric recess. Such a characteristic makes it possible to improve the aerodynamic profile of the stator assembly in the first configuration P1.
  • the upper surface 15b of the second blade 11 b can advantageously have a shape complementary to a second surface 141 of the lower surface 14a of the first blade 11 a.
  • the second surface 141 is in particular downstream of the leading edge 12b of the second blade 11b according to the direction of flow of the gases within the stator assembly.
  • the upper surface 15b of the second blades 11b matches at least partially the lower surface 14a of the first blades 11a.
  • the intrados face 14a of the first blade 11a can be formed of the first surface 140, delimited upstream by the leading edge 12a of the first blade 14a and downstream by the geometric recess 142, and of the second surface 141 delimited upstream by the geometric recess 142 and downstream by the edge leak 13a of the first blade 1 1 a.
  • a free volume 30 can be arranged between the upper surface 15b of the second blade 11b and the lower surface 14a of the first blade 11a in the first configuration P1 .
  • Such a free volume 30 offers wider design possibilities from an aerodynamic point of view and from a thermomechanical point of view, in particular of the intrados face 14a and of the geometry at the level of the trailing edge 13a of the first dawn 1 1 a.
  • the first blades can thus advantageously have a more suitable geometry in the second configuration.
  • such an arrangement also makes it possible to improve the vibrational behavior of the stator assembly.
  • the upper surface 15b of the second blade 11b can advantageously come into contact with the trailing edge 13a of the first blade 11a. Such a characteristic makes it possible to limit losses due to clearances between the blades, in particular in the case where there is a free volume between the first and the second blade.
  • the extrados face 15a of the first blade 11a can form an aerodynamically continuous surface with a portion 150 of the extrados face 15b of the second blade 11b downstream of the trailing edge 13a of the first dawn 11 a.
  • aerodynamically continuous surface we mean that the flow of gases against said surface is continuous, or, in other words, that the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the junction between the extrados face 15a of the first blade 11a and said portion 150 of the extrados face 15b of the second blade 11b is dimensioned so that, for gas flow conditions given, for example in terms of speed and angle of attack, the lines of gas flow against said surface are continuous.
  • the upper surface of the pair of blades can in particular be devoid of geometric recess in the first configuration P1. Such a characteristic makes it possible to improve the aerodynamic profile of the stator assembly in the first configuration.
  • the leading edge 12b of the second blade 11b can advantageously be offset longitudinally relative to the leading edge 12a of the first blade 11a by a first distance D1 of between 20% and 40%, of preference equal to 30%, of the cord Ca of the first blade 11 a.
  • the leading edge 12b of the second blade 11b is offset longitudinally downstream, in the direction of gas flow in the stator assembly, relative to the leading edge 12a of the first blade 1 1 a. Such an offset helps to reduce the maximum thickness of the pair of blades in the first configuration.
  • this offset makes it possible to shift the positions of the maximum thicknesses of each blade profile, so that the profile of the pair of blades is less thick in the first configuration than the sum of the maximum thicknesses of the profiles of the two respective blades. .
  • the pair of blades offers a gain in passage section compared to a conventional configuration comprising a single row of blades.
  • the upstream flow depending on the direction of gas flow within the stator assembly, then advantageously depends on the geometry of the blades of the first annular row of blades. It is then easier to control the flow upstream by adapting the geometry of the blades of the first annular row of blades.
  • leading edges 12a, 12b of the first blade 11a and the second blade 11b can be aligned longitudinally. In other words, in this scenario, there is no longitudinal offset between the first blade and the second blade.
  • the trailing edge 13b of the second blade 11b can advantageously be offset longitudinally relative to the trailing edge 13a of the first blade 11a by a second distance D2 of between 30% and 60% of the chord Ca of the first dawn 11 a.
  • the trailing edge 13b of the second blade 11b is offset longitudinally downstream, according to the direction of flow of the gases in the stator assembly, relative to the trailing edge 13a of the first blade 11a .
  • Such an offset at the trailing edge makes it easier to control the downstream flow according to the direction of gas flow within the stator assembly by adapting the geometry of the second blades.
  • the blades of the first annular row of blades and the second annular row of blades can advantageously have a chord of substantially the same length.
  • an angle p is defined between the camber directions 17a, 17b at the level of the trailing edge 13a, 13b respectively of the first blade 11 a and the second dawn 11 b.
  • camber direction 17a, 17b at the trailing edge 13a, 13b means the tangent to the camber line 16a, 16b at the trailing edge 13a, 13b.
  • the angle p can be less than or equal to 5%. This characteristic makes it possible to not significantly modify the exit angle between the first and the second configurations despite the installation of the stator assembly comprising two annular rows of blades.
  • the angle p can advantageously be greater than or equal to 5%.
  • This characteristic makes it possible to offer flexibility in the dimensioning of the leakage angles of the blades of the first annular row and the second annular row. In addition, this characteristic makes it possible to control an average leakage angle in the second configuration.
  • the first annular row of blades 10a can be fixed, and the second annular row of blades 10b can be able to rotate relative to the first annular row of blades so as to be able to adjust the position of the blades.
  • second blades 11 b relative to the first blades 11 a.
  • the second annular row of blades 10b may be fixed, and the first annular row of blades 10a may be able to rotate relative to the second annular row of blades 10b so as to be able to adjust the position of the blades. first blades compared to the second blades. [0080] In the remainder of the description, only the case where the first annular row of blades 10a is fixed, and the second annular row of blades 10b is capable of rotating relative to the first annular row of blades will be described. .
  • FIGS 6 to 11 represent partial sectional views of different embodiments of the stator assembly.
  • the stator assembly can advantageously comprise a radially internal annular ferrule 21 and a radially external annular ferrule 20 being fixed, between which the first blades 11a extend. More particularly, the radially external annular shroud 20 is fixed to a casing of the turbomachine.
  • the stator assembly can also comprise at least a first ring 23 from which the second blades 11 b extend radially inwards.
  • the stator assembly can comprise only a first ring 23 (as shown in Figures 6, 7, 8 and 10), or a plurality of first rings, for example two first rings 23 (as shown in Figures 9 and 11). It may be advantageous to put in place a plurality of first rings 23 when the second blades have a longitudinal length substantially equal to the longitudinal length of the first blades.
  • the radially external annular ferrule 20 comprises in particular a first annular groove 22, said at least one first ring 23 being mounted in pivot connection in the first annular groove 22, for example by means of pads.
  • This mounting configuration makes it possible to easily adjust the position of the blades of the second annular row of blades relative to the blades of the first annular row of blades.
  • Said at least one first ring 23 can extend longitudinally over the entire longitudinal length of the second blades (as illustrated in Figures 8 and 10), or alternatively can extend over a longitudinal length less than the longitudinal length of the second blades (as shown in Figures 6 and 7).
  • a radially internal end 18b of the second blades 11b can advantageously be free.
  • the fixing of the second blades 11 b is thus solely ensured by said at least one first ring 23.
  • the stator assembly can comprise at least one second ring 25 so that the second vanes 11 b extend radially between said at least one second ring 25 and said at least a first ring 23.
  • said at least one second ring 25 may comprise one or two second rings 25.
  • the radially internal annular ferrule 21 may comprise a second annular groove 24, said at least one second ring 25 being mounted in pivot connection in the second annular groove 24.
  • said at least one second ring 25 can extend longitudinally over the entire longitudinal length of the second blades (as illustrated in Figures 10 and 11), or alternatively can extend over a longitudinal length less than the longitudinal length of the second blades (not shown in the figures).

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Abstract

Le présent document concerne un ensemble statorique (10) pour turbomachine, l'ensemble statorique (10) comprenant une première rangée annulaire d'aubes (10a) dont les aubes (11a) sont disposées en alternance circonférentiellement avec des aubes (11b) d'une seconde rangée annulaire d'aubes (10b), dans lequel la première rangée annulaire d'aubes (10a) et la seconde rangée annulaire d'aubes (10b) sont mobiles circonférentiellement l'une par rapport à l'autre entre une première configuration (P1) dans laquelle un bord d'attaque de chaque aube (11b) de la seconde rangée annulaire d'aubes (10b) vient au contact d'une face d'intrados d'une aube (11a) adjacente circonférentiellement de la première rangée annulaire d'aubes (10a), et une deuxième configuration (P2) dans laquelle chaque aube (11b) de la seconde rangée annulaire d'aubes (10b) est à distance de ladite aube (11a) de la première rangée annulaire d'aubes (10a).

Description

Description
Titre : ENSEMBLE STATORIQUE POU TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE
Domaine technique
[0001] La présente divulgation se rapporte à un ensemble statorique de turbomachine ainsi qu’à une turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef, comprenant un tel ensemble.
Technique antérieure
[0002] La figure 1 représente schématiquement une turbomachine 1 à double flux d’un type connu laquelle comprend, de l’amont AM vers l’aval AV selon le sens d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine 1 , une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, une turbine basse pression 7 et un système d’échappement à l’arrière-corps de la turbomachine 1 .
[0003] Le flux de gaz, notamment de l’air, entrant en amont de la turbomachine 1 circule d’abord à travers la soufflante 2 puis se divise, d’une part, dans une veine de circulation annulaire dite veine primaire 8, et d’autre part, dans une veine de circulation annulaire dite veine secondaire 9 entourant la veine primaire 8. Le compresseur basse pression 3, le compresseur haute pression 4, la chambre de combustion 5, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 sont ménagés dans la veine primaire 8.
[0004] Dans le présent document, les termes « longitudinal », « radial » et « circonférentiel » sont définis par rapport à l’axe longitudinal X de la turbomachine 1 , l’axe longitudinal X étant confondu avec l’axe de rotation des rotors basse pression et haute pression de la turbomachine 1 . Les termes « intérieur » et « extérieur », ainsi que « interne » et « externe », sont alors définis selon la direction radiale par rapport à l’axe longitudinal X.
[0005] Les turbines et compresseurs comportent généralement un stator et un rotor qui est apte à pivoter par rapport au stator autour de l’axe longitudinal X de la turbomachine 1 . Le rotor comprend une pluralité de rangées annulaires d’aubes mobiles disposées longitudinalement en alternance avec des rangées annulaires d’aubes de stator, les extrémités radialement externes des aubes de stator étant fixées à un carter entourant les rangées annulaires d’aubes mobiles et d’aubes de stator.
[0006] Il est connu de concevoir la géométrie des rangées annulaires d’aubes de stator en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine. Plus le débit du flux de gaz traversant les rangées d’aubes est élevé, plus il est avantageux d’avoir un canal inter-aubes ouvert. Ceci peut s’obtenir par exemple en réduisant l’inclinaison des aubes par rapport à l’axe longitudinal X, ou encore augmentant l’espacement inter-aubes, couramment désigné le pas. Au contraire, plus le débit du flux est faible, plus il est préférable d’avoir un canal inter-aubes fermé, par exemple en augmentant l’inclinaison des aubes par rapport à l’axe longitudinal X ou en réduisant le pas. La géométrie des aubes de stator résulte généralement d’un compromis entre ces conditions de fonctionnement de sorte que la géométrie choisie n’est jamais parfaitement adaptée à la condition de vol à un instant donnée.
[0007] L’invention vise à apporter une solution simple, fiable et économique à ce besoin.
Résumé
[0008] Ainsi, le présent document propose un ensemble statorique pour turbomachine présentant un axe longitudinal. L’ensemble statorique comprend une première rangée annulaire d’aubes dont les aubes sont disposées en alternance circonférentiellement avec des aubes d’une seconde rangée annulaire d’aubes. Les aubes de la première rangée annulaire d’aubes et la seconde rangée annulaire d’aubes sont en particulier régulièrement réparties autour de l’axe longitudinal. La première rangée annulaire d’aubes et la seconde rangée annulaire d’aubes sont mobiles circonférentiellement l’une par rapport à l’autre entre une première configuration dans laquelle un bord d’attaque de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes vient au contact d’une face d’intrados d’une aube adjacente circonférentiellement de la première rangée annulaire d’aubes, et une deuxième configuration dans laquelle chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes est à distance de ladite aube de la première rangée annulaire d’aubes. La première et la deuxième configurations correspondent notamment à deux configurations extrêmes de positionnement relatif de la première rangée annulaire d’aubes par rapport à la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0009] Chaque aube comprend une face d’intrados et une face d’extrados qui se rejoignent à une première extrémité appelée bord d’attaque et une seconde extrémité appelée bord de fuite. Chaque aube comprend aussi une corde correspondant au segment reliant le bord d’attaque au bord de fuite d’un profil de l’aube, et une ligne de cambrure correspondant à la ligne moyenne du profil de l’aube. De plus, on entend par épaisseur d’une aube, une dimension de l’aube selon une direction perpendiculaire à la ligne de cambrure de l’aube dans le plan du profil de l’aube.
[0010] En particulier, on définit une paire d’aubes formé par une aube de la première rangée annulaire d’aubes et une aube de la seconde rangée annulaire d’aubes circonférentiellement adjacente à l’aube de la première rangée annulaire d’aubes du côté de la face d’intrados de l’aube de la première rangée annulaire d’aubes.
[0011] Un tel ensemble statorique, présentant deux rangées imbriquées axialement et pouvant tourner l’une par rapport à l’autre entre deux configurations limites, offre l’avantage considérable de permettre d’adapter l’ensemble statorique à différents cas de fonctionnement de la turbomachine. En conséquence, ledit ensemble statorique permet d’optimiser le rendement et de réduire la consommation en carburant de la turbomachine.
[0012] La première configuration de l’ensemble statorique, dans laquelle les deux aubes, respectivement de la première rangée annulaire d’aubes et de la seconde rangée annulaire d’aubes, de chaque paire d’aubes sont en contact, s’apparente à une configuration d’une rangée annulaire d’aubes unique présentant un même nombre d’aubes que la première rangée annulaire d’aubes ou que la seconde rangée annulaire d’aubes. Cette première configuration permet à l’ensemble statorique de supporter un débit plus élevé de flux de gaz traversant l’ensemble statorique en comparaison de la deuxième configuration. En effet, plus le débit est élevé, plus l’incidence du flux de gaz arrivant sur les aubes du stator est faible, voire négative. Il est par conséquent avantageux, afin de limiter les pertes aérodynamiques, d’avoir un canal inter-aubes plus ouvert, par exemple avec un pas entre les aubes plus élevé. On entend par le terme « pas », l’espacement circonférentiel entre les aubes successives. Dans la première configuration, le pas entre les aubes est avantageusement réduit par rapport à la deuxième configuration, car les deux rangées annulaires d’aubes s’apparentent à une seule rangée d’aubes. Par conséquent, la première configuration est mieux adaptée pour un débit plus élevé.
[0013] De plus, le positionnement de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes du côté de la face d’intrados d’une aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes permet, d’une part, de maintenir la face d’extrados de la première rangée annulaire d’aubes qui est la face qui travaille le plus aérodynamiquement, et, d’autre part, de limiter les pertes aérodynamiques au niveau de la transition entre les deux aubes, par exemple par rapport à un agencement où l’aube de la seconde rangée annulaire d’aubes viendrait contre la face d’extrados d’une aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes. Ceci est notamment dû à la cambrure et l’inclinaison de la face d’intrados de l’aube de la première rangée annulaire d’aubes pouvant « loger » ou « abriter » l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0014] La deuxième configuration de l’ensemble statorique, dans laquelle les aubes des deux rangées sont à distance les unes des autres, s’apparente à une configuration d’aubes présentant un nombre doublé d’aubes par rapport à la première rangée annulaire d’aubes ou à la seconde rangée annulaire d’aubes. Cette deuxième configuration permet à l’ensemble statorique d’être mieux adapté à un débit plus faible. En effet, plus le débit est faible, plus l’incidence du flux de gaz arrivant sur les aubes du stator est élevée. Il est par conséquent avantageux, afin de limiter les pertes aérodynamiques, notamment dues à des phénomènes de décrochage au niveau de la face d’extrados des aubes, d’avoir un canal inter-aubes plus fermé, par exemple avec un pas entre les aubes plus faible. Ceci est permis par le doublement des aubes dans la deuxième configuration.
[0015] Par ailleurs, on peut noter que la hauteur radiale des aubes de la première rangée annulaire d’aubes peut être différente de la hauteur radiale des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes. Le bord d’attaque des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes peut ne s’étendre que partiellement sur la face d’intrados des aubes de la première rangée annulaire d’aubes selon la direction radiale.
[0016] En particulier, un premier espacement est défini entre les aubes consécutives de la première rangée annulaire d’aubes, notamment entre les bords d’attaque des aubes consécutives de la première rangée annulaire d’aubes. Dans la deuxième configuration, chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut être espacée de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes d’un deuxième espacement, le deuxième espacement étant de préférence inférieur à 60% du premier espacement. En particulier, le deuxième espacement peut correspondre à une distance circonférentielle entre le bord d’attaque de l’aube de la seconde rangée annulaire d’aubes et la ligne de cambrure de l’aube adjacente de la première rangée annulaire d’aubes. Par exemple, le deuxième espacement peut être compris entre 30% et 50% du premier espacement. Autrement dit, les aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes ne peuvent se déplacer que sur une portion de l’espace entre deux aubes consécutives correspondantes de la première rangée annulaire d’aubes, la portion étant délimitée à une extrémité par la face d’intrados de l’une des deux aubes de la première rangée annulaire d’aubes.
[0017] Avantageusement, la face d’intrados de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes peut comprendre un décroché géométrique en amont, selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique, du bord d’attaque de l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes. Cette caractéristique permet de simplifier la conception de l’ensemble statorique de sorte que l’aube de la première rangée annulaire d’aubes loge l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes dans la première configuration. Plus précisément, le décroché géométrique peut correspondre à un changement de courbure de ladite face d’intrados.
[0018] Une épaisseur maximale de chaque paire d’aubes dans la première configuration peut avantageusement être inférieure ou égale à la somme d’une épaisseur maximale de l’aube correspondante de la première rangée annulaire d’aubes et d’une épaisseur maximale de l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes. Une telle configuration permet d’améliorer les performances aérodynamiques de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0019] Un rapport entre l’épaisseur maximale de chaque paire d’aubes dans la première configuration et l’épaisseur maximale de l’aube correspondante de la première rangée annulaire d’aubes peut avantageusement être inférieur ou égal à un coefficient compris entre 1 et 1 ,2, par exemple égal à 1 . Autrement dit, lorsque le coefficient est strictement supérieur à 1 , on autoriserait un léger « dépassement » de l’aube de la deuxième rangée annulaire d’aubes, qui ne serait alors pas entièrement logée par l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes. Une telle configuration permet d’améliorer les performances aérodynamiques de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0020] La somme d’une épaisseur de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes et d’une épaisseur de l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes, à une même position longitudinale donnée de l’aube, est de préférence inférieure ou égale à une épaisseur maximale de l’aube de la première rangée annulaire d’aubes. Une telle configuration permet de réduire l’épaisseur maximale de la paire d’aubes dans la première configuration. De cette manière, la paire d’aubes offre un gain de section de passage par rapport à une configuration classique comportant une seule rangée d’aubes.
[0021] De manière avantageuse, dans la première configuration, la face d’intrados de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut former une surface aérodynamiquement continue avec une première surface de la face d’intrados de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes, la première surface étant à l’amont du bord d’attaque de ladite aube de la seconde rangée annulaire d’aubes selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique. On entend par surface aérodynamiquement continue que l’écoulement des gaz contre ladite surface est continu, ou, autrement dit, que les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. En particulier, la jonction entre la première surface et la face d’intrados de l’aube de la seconde rangée annulaire d’aubes est dimensionnée de sorte que, pour des conditions d’écoulement de gaz données, par exemple en termes de vitesse et d’angle d’attaque, les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. La face d’intrados de la paire d’aubes peut avantageusement être dépourvue de décrochement géométrique. Une telle caractéristique permet d’améliorer le profil aérodynamique de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0022] La face d’extrados de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut avantageusement présenter une forme complémentaire d’une deuxième surface de la face d’intrados de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes, la deuxième surface étant à l’aval du bord d’attaque de ladite aube de la seconde rangée annulaire d’aubes selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique. Autrement dit, la face d’extrados des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes vient épouser au moins partiellement la face d’intrados des aubes circonférentiellement adjacentes de la première rangée annulaire d’aubes. La face d’intrados de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes peut avantageusement être formée de la première surface, délimitée en amont par le bord d’attaque de ladite aube et en aval par le décroché géométrique, et de la deuxième surface délimitée en amont par le décroché géométrique et en aval par le bord de fuite de ladite aube.
[0023] Alternativement, un volume libre peut être aménagé entre la face d’extrados des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes et la face d’intrados des aubes de la première rangée annulaire d’aubes dans la première configuration. Un tel volume libre offre des possibilités de conception plus larges d’un point de vue aérodynamique et d’un point de vue thermomécanique, notamment de la face d’intrados et de la géométrie au niveau du bord de fuite des aubes de la première rangée annulaire d’aubes. Les aubes de la première rangée annulaire d’aubes peuvent ainsi avantageusement présenter une géométrie plus adaptée dans la deuxième configuration. De plus, un tel agencement permet également d’améliorer le comportement vibratoire de l’ensemble statorique.
[0024] Dans la première configuration, la face d’extrados de l’aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut avantageusement venir au contact du bord de fuite de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes adjacente à ladite aube de la seconde rangée annulaire d’aubes. Une telle caractéristique permet de limiter les pertes dues aux jeux entre les aubes, en particulier dans le cas où il existe un volume libre entre les aubes respectives de la première rangée annulaire d’aubes et de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0025] De plus, la face d’extrados des aubes de la première rangée annulaire d’aubes peut former une surface aérodynamiquement continue avec une portion de la face d’extrados des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes en aval du bord de fuite des aubes de la première rangée annulaire d’aubes. On entend par surface aérodynamiquement continue que l’écoulement des gaz contre ladite surface est continu, ou, autrement dit, que les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. En particulier, la jonction entre la face d’extrados de l’aube de la première rangée annulaire d’aubes et ladite portion de la face d’extrados de l’aube circonférentiellement adjacente de la second rangée annulaire d’aubes est dimensionnée de sorte que, pour des conditions d’écoulement de gaz données, par exemple en termes de vitesse et d’angle d’attaque, les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. La face d’extrados de la paire d’aubes peut avantageusement être dépourvue de décrochement géométrique dans la première configuration. Une telle caractéristique permet d’améliorer le profil aérodynamique de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0026] Le bord d’attaque de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut avantageusement être déporté longitudinalement par rapport au bord d’attaque de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes d’une première distance comprise entre 20% et 40%, de préférence égale à 30%, de la corde de ladite aube de la première rangée annulaire d’aubes. Plus précisément, le bord d’attaque de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes est déporté longitudinalement vers l’aval, selon le sens d’écoulement des gaz dans l’ensemble statorique, par rapport au bord d’attaque de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes. Un tel déport permet de contribuer à réduire l’épaisseur maximale de la paire d’aubes dans la première configuration. En effet, ce déport permet de décaler les positions des épaisseurs maximales de chaque profil d’aubes, de sorte que le profil de la paire d’aubes soit moins épais dans la première configuration que la somme des épaisseurs maximales des profils des deux aubes respectives. De cette manière, la paire d’aubes offre un gain de section de passage par rapport à une configuration classique comportant une seule rangée d’aubes. De plus, l’écoulement en amont, selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique, dépend alors avantageusement de la géométrie des aubes de la première rangée annulaire d’aubes. Il est alors plus aisé de contrôler l’écoulement en amont en adaptant la géométrie des aubes de la première rangée annulaire d’aubes.
[0027] En particulier, les bords d’attaques des aubes de la première rangée annulaire d’aubes et des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes peuvent être alignés longitudinalement. Autrement dit, dans ce cas de figure, il n’y a pas de déport longitudinal entre les aubes de la première rangée annulaire d’aubes et les aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0028] Le bord de fuite de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes peut avantageusement être déporté longitudinalement par rapport au bord de fuite de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes d’une deuxième distance comprise entre 30% et 60% de la corde de ladite aube de la première rangée annulaire d’aubes. Plus précisément, le bord de fuite de chaque aube de la seconde rangée annulaire d’aubes est déporté longitudinalement vers l’aval, selon le sens d’écoulement des gaz dans l’ensemble statorique, par rapport au bord de fuite de l’aube circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes. Un tel déport au niveau du bord de fuite rend plus aisé le contrôle de l’écoulement en aval selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique en adaptant la géométrie des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0029] Les aubes de la première rangée annulaire d’aubes et de la seconde rangée annulaire d’aubes peuvent avantageusement présenter une corde sensiblement de même longueur.
[0030] Dans la première configuration, un angle entre les directions de cambrure au niveau du bord de fuite respectivement de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes et de l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes, peut avantageusement être inférieur ou égal à 5%. On entend par direction de cambrure au niveau du bord de fuite, la tangente à la ligne de cambrure au bord de fuite. Cette caractéristique permet de ne sensiblement pas modifier l’angle de sortie entre la première et la deuxième configurations malgré la mise en place de l’ensemble statorique comprenant deux rangées annulaires d’aubes.
[0031] Alternativement, dans la première configuration, un angle entre les directions de cambrure au niveau du bord de fuite respectivement de chaque aube de la première rangée annulaire d’aubes et de l’aube circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes, peut avantageusement être supérieur ou égal à 5%. Cette caractéristique permet d’offrir une flexibilité sur le dimensionnement des angles de fuite des aubes de la première rangée annulaire et de la seconde rangée annulaire. De plus, cette caractéristique rend possible de contrôler un angle de fuite moyen dans la deuxième configuration.
[0032] De préférence, la première rangée annulaire d’aubes peut être fixe, et la seconde rangée annulaire d’aubes peut être apte à tourner par rapport à la première rangée annulaire d’aubes de sorte à pouvoir régler la position des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes par rapport aux aubes de la première rangée annulaire d’aubes.
[0033] Alternativement, la seconde rangée annulaire d’aubes peut être fixe, et la première rangée annulaire d’aubes peut être apte à tourner par rapport à la seconde rangée annulaire d’aubes de sorte à pouvoir régler la position des aubes de la première rangée annulaire d’aubes par rapport aux aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0034] L’ensemble statorique peut avantageusement comprendre une virole annulaire radialement interne et une virole annulaire radialement externe étant fixes, entre lesquelles s’étendent les aubes de la première rangée annulaire d’aubes. Plus particulièrement, la virole annulaire radialement externe est fixée à un carter de la turbomachine. L’ensemble statorique peut aussi comprendre au moins un premier anneau depuis lequel s’étendent radialement vers l’intérieur les aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes. Par exemple, ledit au moins un premier anneau peut comprendre un premier anneau ou une pluralité de premiers anneaux. La virole annulaire radialement externe comporte notamment une première gorge annulaire, ledit au moins un premier anneau étant monté en liaison pivot dans la première gorge annulaire. Cette configuration de montage permet de régler facilement la position des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes par rapport aux aubes de la première rangée annulaire d’aubes. [0035] Ledit au moins un premier anneau peut s’étendre longitudinalement sur toute la longueur longitudinale des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes, ou alternativement peut s’étendre sur une longueur longitudinale inférieure à la longueur longitudinale des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0036] Une extrémité radialement interne des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes peut avantageusement être libre. La fixation des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes est ainsi uniquement assurée par ledit au moins un premier anneau.
[0037] Alternativement, l’ensemble statorique peut comprendre au moins un second anneau de sorte que les aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes s’étendent radialement entre ledit au moins un premier anneau et ledit au moins un second anneau. Par exemple, ledit au moins un second anneau peut comprendre un second anneau ou une pluralité de seconds anneaux. La première virole annulaire radialement interne peut comprendre une deuxième gorge annulaire, ledit au moins un second anneau étant monté en liaison pivot dans la deuxième gorge annulaire.
[0038] Ledit au moins un second anneau peut s’étendre longitudinalement sur toute la longueur longitudinale des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes, ou alternativement peut s’étendre sur une longueur longitudinale inférieure à la longueur longitudinale des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0039] Selon un autre aspect, il est décrit un compresseur, par exemple un compresseur basse pression ou un compresseur haute pression, comprenant l’ensemble statorique tel que précédemment décrit, en particulier comprenant une pluralité d’ensembles statoriques.
[0040] Selon un autre aspect, il est décrit une turbomachine, tel qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant l’ensemble statorique tel que précédemment décrit.
[0041] En outre, la turbomachine peut comprendre une unité de commande contrôlant le positionnement relatif entre la première rangée annulaire d’aubes et la seconde rangée annulaire d’aubes, notamment en fonction des données opérationnelles de la turbomachine. L’ensemble statorique peut être commandé en la première configuration lorsque la turbomachine nécessite une capacité plus élevée de débit ou lorsqu’il est important de minimiser les pertes aérodynamiques, par exemple lorsque la turbomachine est en haut régime ou en régime stabilisé. L’ensemble statorique peut être commandé en la deuxième configuration lorsque la turbomachine est en régime de transition, par exemple lors d’une accélération.
Brève description des dessins
[0042] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[0043] [Fig. 1] illustre respectivement une vue en coupe schématique d’une turbomachine ;
[0044] [Fig. 2] illustre deux vues schématiques partielles d’un exemple d’ensemble statorique selon le présent document respectivement dans une première configuration P1 (figure de gauche) et dans une deuxième configuration P2 de l’ensemble (figure de droite) ; [0045] [Fig. 3] illustre deux autres vues schématiques partielles d’un exemple d’ensemble statorique selon le présent document respectivement dans une première configuration P1 (figure de gauche) et dans une deuxième configuration de l’ensemble P2 (figure de droite) ;
[0046] [Fig. 4] illustre schématiquement une vue en coupe partielle d’un exemple d’ensemble statorique selon le présent document, cette figure comprenant un premier agrandissement A1 illustrée en partie haute nommée Figure 4A1 et un second agrandissement A2 illustrée en partie basse nommée Figure 4A2 ;
[0047] [Fig. 5] illustre schématiquement une vue en coupe partielle d’un autre exemple d’ensemble statorique selon le présent document ;
[0048] [Fig. 6], [Fig. 7], [Fig. 8], [Fig. 9], [Fig. 10] et [Fig. 11] illustrent schématiquement des vues partielles d’exemples d’ensemble statorique selon le présent document.
Description des modes de réalisation
[0049] Il est maintenant fait référence aux figures 2 et 3 représentant schématiquement deux vues partielles d’un ensemble statorique pour turbomachine d’axe longitudinal X selon le présent document. De préférence, un tel ensemble statorique est mis en oeuvre dans un compresseur, notamment un compresseur haute pression ou un compresseur basse pression, d’une turbomachine telle que précédemment décrit en référence à la figure 1 . Le présent document concerne aussi tout type de turbomachine comprenant un tel compresseur, par exemple un turbopropulseur ou un turboréacteur pour avion, de préférence un turboréacteur double flux.
[0050] L’ensemble statorique 10 pour turbomachine 1 comprend une première rangée annulaire d’aubes 10a dont les aubes sont disposées en alternance circonférentiellement avec des aubes d’une seconde rangée annulaire d’aubes 10b. Les aubes 11 a, 11 b de la première rangée annulaire d’aubes et la seconde rangée annulaire d’aubes sont en particulier régulièrement réparties autour de l’axe longitudinal X.
[0051] En référence à la figure 4, chaque aube 11 a, 11 b comprend une face d’intrados 14a, 14b et une face d’extrados 15a, 15b qui se rejoignent à une première extrémité appelée bord d’attaque 12a, 12b et une seconde extrémité appelée bord de fuite 13a, 13b. Chaque aube 11 a, 1 1 b comprend aussi une corde Ca, Cb, correspondant au segment reliant le bord d’attaque 12a, 12b au bord de fuite 13a, 13b d’un profil de l’aube, et une ligne de cambrure 16a, 16b correspondant à la ligne moyenne du profil de l’aube. De plus, on entend par épaisseur d’une aube, une dimension de l’aube selon une direction perpendiculaire à la ligne de cambrure de l’aube dans le plan du profil de l’aube.
[0052] La première rangée annulaire d’aubes 10a et la seconde rangée annulaire d’aubes 10b sont mobiles circonférentiellement l’une par rapport à l’autre entre une première configuration P1 et une deuxième configuration P2. Dans la première configuration P1 , le bord d’attaque 12b de chaque aube 11 b de la seconde rangée annulaire d’aubes 10b vient au contact d’une face d’intrados 14a d’une aube 11 a adjacente circonférentiellement de la première rangée annulaire d’aubes 10a. Dans la deuxième configuration P2, chaque aube 11 b de la seconde rangée annulaire d’aubes 10b est à distance de ladite aube 11 a de la première rangée annulaire d’aubes 10a. La première et la deuxième configurations correspondent notamment à deux configurations extrêmes de positionnement relatif de la première rangée annulaire d’aubes par rapport à la seconde rangée annulaire d’aubes.
[0053] Dans la suite de la description, les aubes 11 a de la première rangée annulaire d’aubes 10a seront désignées premières aubes 11 a et les aubes 1 1b de la seconde rangée annulaire d’aubes 10b seront désignées secondes aubes 11 b. En particulier, on définit une paire d’aubes formé par une première aube 11 a et une seconde aube 1 1 b circonférentiellement adjacente à la première aube 11 a du côté de la face d’intrados 14a de la première aube 11 a. Par soucis de simplification, seule un telle paire d’aubes sera décrite, les caractéristiques développées étant applicables à l’ensemble des jeux d’aubes de l’ensemble statorique.
[0054] Un tel ensemble statorique, présentant deux rangées imbriquées longitudinalement et pouvant tourner l’une par rapport à l’autre entre deux configurations limites, offre l’avantage considérable de permettre d’adapter l’ensemble statorique à différents cas de fonctionnement de la turbomachine. En conséquence, ledit ensemble statorique permet d’optimiser le rendement et de réduire la consommation en carburant de la turbomachine.
[0055] La première configuration de l’ensemble statorique, dans laquelle la première et la seconde aubes 1 1 a, 1 1 b de chaque paire d’aubes sont en contact, s’apparente à une configuration d’une rangée annulaire unique d’aubes présentant un même nombre d’aubes que la première rangée annulaire d’aubes ou que la seconde rangée annulaire d’aubes. Cette première configuration permet à l’ensemble statorique de supporter un débit plus élevé de flux de gaz traversant l’ensemble statorique en comparaison de la deuxième configuration. En effet, plus débit est élevé, plus l’incidence du flux de gaz arrivant sur les aubes du stator est faible, voire négative. Il est par conséquent avantageux, afin de limiter les pertes aérodynamiques, d’avoir un canal inter-aubes plus ouvert, par exemple avec un pas entre les aubes plus élevé. On entend par le terme « pas », l’espacement circonférentiel entre les aubes successives. Dans la première configuration, le pas entre les aubes est avantageusement réduit par rapport à la deuxième configuration, car les deux rangées annulaires d’aubes s’apparentent à une seule rangée d’aubes. Par conséquent, la première configuration est mieux adaptée pour un débit plus élevé.
[0056] De plus, le placement de chaque seconde aube 11 b du côté de la face d’intrados 14a de la première aube 11 a permet, d’une part, de maintenir la face d’extrados de la première rangée annulaire d’aubes qui est la face qui travaille le plus aérodynamiquement, et, d’autre part, de limiter les pertes aérodynamiques au niveau de la transition entre les deux aubes, par exemple par rapport à un agencement où la seconde aube viendrait contre la face d’extrados de la première aube. Ceci est notamment dû à la cambrure et l’inclinaison de la face d’intrados de la première aube pouvant « loger » ou « abriter » la seconde aube.
[0057] La deuxième configuration de l’ensemble statorique, dans laquelle les aubes des deux rangées sont à distance les unes des autres, s’apparente à une configuration d’aubes présentant un nombre doublé d’aubes par rapport à la première rangée annulaire d’aubes ou à la seconde rangée annulaire d’aubes. Cette deuxième configuration permet à l’ensemble statorique d’être mieux adapté à un débit plus faible. En effet, plus le débit est faible, plus l’incidence du flux de gaz arrivant sur les aubes du stator est élevée. Il est par conséquent avantageux, afin de limiter les pertes aérodynamiques, notamment dues à des phénomènes de décrochage au niveau de la face d’extrados des aubes, d’avoir un canal inter-aubes plus fermé, par exemple avec un pas entre les aubes plus faible. Ceci est permis par le doublement des aubes dans la deuxième configuration.
[0058] En outre, la turbomachine 1 peut comprendre une unité de commande contrôlant le positionnement relatif entre la première rangée annulaire d’aubes et la seconde rangée annulaire d’aubes, notamment en fonction des données opérationnelles de la turbomachine. L’ensemble statorique peut être commandé en la première configuration lorsque la turbomachine nécessite une capacité plus élevée de débit ou lorsqu’il est important de minimiser les pertes aérodynamiques, par exemple lorsque la turbomachine est en haut régime ou en régime stabilisé. L’ensemble statorique peut être commandé en la deuxième configuration lorsque la turbomachine est en régime de transition, par exemple lors d’une accélération.
[0059] Par ailleurs, on peut noter que la hauteur radiale des premières aubes 11 a peut être différente de la hauteur radiale des secondes aubes 11 b. Le bord d’attaque des secondes aubes peut ne s’étendre que partiellement sur la face d’intrados des premières aubes selon la direction radiale.
[0060] En particulier, un premier espacement E1 est défini entre les premières aubes 11 a consécutives, notamment entre les bords d’attaque 12a de premières aubes 11 a consécutives. Dans la deuxième configuration P2, chaque seconde aube 11 b peut être espacée de la première aube 11 a d’un deuxième espacement E2. En particulier, le deuxième espacement E2 peut correspondre à une distance circonférentielle entre le bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b et la ligne de cambrure 16a de la première aube 11 a adjacente. Le deuxième espacement E2 est de préférence inférieur à 60% du premier espacement E1. Par exemple, le deuxième espacement E2 peut être compris entre 30% et 50% du premier espacement E1. Autrement dit, les secondes aubes ne peuvent se déplacer que sur une portion de l’espace entre deux premières aubes 11 a consécutives correspondantes, la portion étant délimitée à une extrémité par la face d’intrados 14a de l’une desdites deux premières aubes 1 1 a.
[0061] La face d’intrados 14a de la première aube 11 a peut comprendre un décroché géométrique 142 en amont du bord d’attaque 12b de la seconde aube 1 1 b selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique. Cette caractéristique permet de simplifier la conception de l’ensemble statorique de sorte que la première aube 11 a loge la seconde aube 1 1 b dans la première configuration. Plus précisément, le décroché géométrique 142 peut correspondre à un changement de courbure de la face d’intrados 14a.
[0062] En référence à la partie haute de la figure 4 (figure 4A1 ) délimitée par des pointillés, une épaisseur maximale w12max de chaque paire d’aubes dans la première configuration peut avantageusement être inférieure ou égale à la somme d’une épaisseur maximale wl max de la première aube 11 a et d’une épaisseur maximale w2max de la seconde aube 11 b. Une telle configuration permet d’améliorer les performances aérodynamiques de l’ensemble statorique dans la première configuration P1 . [0063] Un rapport entre l’épaisseur maximale w12max de chaque paire d’aubes dans la première configuration et l’épaisseur maximale wl max de la première aube 1 1 a peut avantageusement être inférieur ou égal à un coefficient compris entre 1 et 1 ,2, par exemple égal à 1 . Autrement dit, lorsque le coefficient est strictement supérieur à 1 , on autoriserait un léger « dépassement » de la seconde aube, qui ne serait alors pas entièrement logée par la première aube. Une telle configuration permet d’améliorer les performances aérodynamiques de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0064] La somme d’une épaisseur w1 de la première aube 11 a et d’une épaisseur w2 de la seconde aube 11 a, à une même position longitudinale donnée de l’aube, est de préférence inférieure à une épaisseur maximale w1 max de la première aube 11 a. On entend par épaisseur, la dimension selon une direction perpendiculaire à la corde. Une telle configuration permet de réduire l’épaisseur maximale de la paire d’aubes dans la première configuration. De cette manière, la paire d’aubes offre un gain de section de passage par rapport à une configuration classique comportant une seule rangée d’aubes.
[0065] De manière avantageuse, dans la première configuration P1 , la face d’intrados 14b de la seconde aube 11 b peut former une surface aérodynamiquement continue avec une première surface 140 de la face d’intrados 14a de la première aube 1 1 a. La première surface 140 est notamment à l’amont du bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique. On entend par surface aérodynamiquement continue que l’écoulement des gaz contre ladite surface est continu, ou, autrement dit, que les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. En particulier, la jonction entre la première surface 140 et la face d’intrados 14b de la seconde aube 11 b est dimensionnée de sorte que, pour des conditions d’écoulement de gaz données, par exemple en termes de vitesse et d’angle d’attaque, les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues, c’est-à-dire ne présentant pas de discontinuité au niveau de ladite jonction. La face d’intrados de la paire d’aubes peut avantageusement être dépourvue de décrochement géométrique. Une telle caractéristique permet d’améliorer le profil aérodynamique de l’ensemble statorique dans la première configuration P1 .
[0066] On définit un premier plan parallèle à la corde Ca de la première aube 11 a et passant par l’arrête la plus basse de la face d’intrados 14a de la première aube 1 1 a selon la direction circonférentielle dans le sens de l’extrados vers l’intrados. Alors, au moins une extrémité de la face d’intrados 14b de la seconde aube 11 b comprenant le bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b est positionné entre le premier plan et la première surface 140 de la face d’intrados 14a de la première aube 11 a.
[0067] La face d’extrados 15b de la seconde aube 11 b peut avantageusement présenter une forme complémentaire d’une deuxième surface 141 de la face d’intrados 14a de la première aube 11 a. La deuxième surface 141 est notamment à l’aval du bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique. Autrement dit, la face d’extrados 15b des secondes aubes 11 b vient épouser au moins partiellement la face d’intrados 14a des premières aubes 11 a. En particulier, la face d’intrados 14a de la première aube 11 a peut être formée de la première surface 140, délimitée en amont par le bord d’attaque 12a de la première aube 14a et en aval par le décroché géométrique 142, et de la deuxième surface 141 délimitée en amont par le décroché géométrique 142 et en aval par le bord de fuite 13a de la première aube 1 1 a.
[0068] Alternativement, en référence à la figure 5, un volume libre 30 peut être aménagé entre la face d’extrados 15b de la seconde aube 11 b et la face d’intrados 14a de la première aube 11 a dans la première configuration P1 . Un tel volume libre 30 offre des possibilités de conception plus larges d’un point de vue aérodynamique et d’un point de vue thermomécanique, notamment de la face d’intrados 14a et de la géométrie au niveau du bord de fuite 13a de la première aube 1 1 a. Les premières aubes peuvent ainsi avantageusement présenter une géométrie plus adaptée dans la deuxième configuration. De plus, un tel agencement permet également d’améliorer le comportement vibratoire de l’ensemble statorique.
[0069] Dans la première configuration P1 , la face d’extrados 15b de la seconde aube 11 b peut avantageusement venir au contact du bord de fuite 13a de la première aube 11 a. Une telle caractéristique permet de limiter les pertes dues aux jeux entre les aubes, en particulier dans le cas où il existe un volume libre entre la première et la seconde aube.
[0070] De plus, la face d’extrados 15a de la première aube 11 a peut former une surface aérodynamiquement continue avec une portion 150 de la face d’extrados 15b de la seconde aube 11 b en aval du bord de fuite 13a de la première aube 11 a. On entend par surface aérodynamiquement continue que l’écoulement des gaz contre ladite surface est continu, ou, autrement dit, que les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. En particulier, la jonction entre la face d’extrados 15a de la première aube 1 1 a et ladite portion 150 de la face d’extrados 15b de la seconde aube 11 b est dimensionnée de sorte que, pour des conditions d’écoulement de gaz données, par exemple en termes de vitesse et d’angle d’attaque, les lignes de flux de gaz contre ladite surface sont continues. La face d’extrados de la paire d’aubes peut notamment être dépourvue de décrochement géométrique dans la première configuration P1 . Une telle caractéristique permet d’améliorer le profil aérodynamique de l’ensemble statorique dans la première configuration.
[0071] Le bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b peut avantageusement être déporté longitudinalement par rapport au bord d’attaque 12a de la première aube 1 1 a d’une première distance D1 comprise entre 20% et 40%, de préférence égale à 30%, de la corde Ca de la première aube 11 a. En particulier, le bord d’attaque 12b de la seconde aube 11 b est déporté longitudinalement vers l’aval, selon le sens d’écoulement des gaz dans l’ensemble statorique, par rapport au bord d’attaque 12a de la première aube 1 1 a. Un tel déport permet de contribuer à réduire l’épaisseur maximale de la paire d’aubes dans la première configuration. En effet, ce déport permet de décaler les positions des épaisseurs maximales de chaque profil d’aubes, de sorte que le profil de la paire d’aubes soit moins épais dans la première configuration que la somme des épaisseurs maximales des profils des deux aubes respectives. De cette manière, la paire d’aubes offre un gain de section de passage par rapport à une configuration classique comportant une seule rangée d’aubes. De plus, l’écoulement en amont, selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique, dépend alors avantageusement de la géométrie des aubes de la première rangée annulaire d’aubes. Il est alors plus aisé de contrôler l’écoulement en amont en adaptant la géométrie des aubes de la première rangée annulaire d’aubes.
[0072] En particulier, les bords d’attaques 12a, 12b de la première aube 11 a et de la seconde aube 11 b peuvent être alignés longitudinalement. Autrement dit, dans ce cas de figure, il n’y a pas de déport longitudinal entre la première aube et la seconde aube.
[0073] Le bord de fuite 13b de la seconde aube 11 b peut avantageusement être déporté longitudinalement par rapport au bord de fuite 13a de la première aube 11 a d’une deuxième distance D2 comprise entre 30% et 60% de la corde Ca de la première aube 11 a. En particulier, le bord de fuite 13b de la seconde aube 1 1 b est déporté longitudinalement vers l’aval, selon le sens d’écoulement des gaz dans l’ensemble statorique, par rapport au bord de fuite 13a de la première aube 11 a. Un tel déport au niveau du bord de fuite rend plus aisé le contrôle de l’écoulement en aval selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique en adaptant la géométrie des secondes aubes.
[0074] Les aubes de la première rangée annulaire d’aubes et de la seconde rangée annulaire d’aubes peuvent avantageusement présenter une corde sensiblement de même longueur.
[0075] En référence à la partie basse de la figure 4 (figure 4A2) délimitée par des pointillés, on définit un angle p entre les directions de cambrure 17a, 17b au niveau du bord de fuite 13a, 13b respectivement de la première aube 11 a et de la seconde aube 11 b. On entend par direction de cambrure 17a, 17b au niveau du bord de fuite 13a, 13b, la tangente à la ligne de cambrure 16a, 16b au bord de fuite 13a, 13b.
[0076] Dans la première configuration P1 , l’angle p peut être inférieur ou égal à 5%. Cette caractéristique permet de ne sensiblement pas modifier l’angle de sortie entre la première et la deuxième configurations malgré la mise en place de l’ensemble statorique comprenant deux rangées annulaires d’aubes.
[0077] Alternativement, dans la première configuration P1 , l’angle p peut avantageusement être supérieur ou égal à 5%. Cette caractéristique permet d’offrir une flexibilité sur le dimensionnement des angles de fuite des aubes de la première rangée annulaire et de la seconde rangée annulaire. De plus, cette caractéristique rend possible de contrôler un angle de fuite moyen dans la deuxième configuration.
[0078] De préférence, la première rangée annulaire d’aubes 10a peut être fixe, et la seconde rangée annulaire d’aubes 10b peut être apte à tourner par rapport à la première rangée annulaire d’aubes de sorte à pouvoir régler la position des secondes aubes 11 b par rapport aux premières aubes 11 a.
[0079] Alternativement, la seconde rangée annulaire d’aubes 10b peut être fixe, et la première rangée annulaire d’aubes 10a peut être apte à tourner par rapport à la seconde rangée annulaire d’aubes 10b de sorte à pouvoir régler la position des premières aubes par rapport aux secondes aubes. [0080] Dans la suite de la description, seul le cas où la première rangée annulaire d’aubes 10a est fixe, et la seconde rangée annulaire d’aubes 10b est apte à tourner par rapport à la première rangée annulaire d’aubes sera décrite.
[0081] Les figures 6 à 11 représentent des vues en coupes partielles de différents exemples de réalisation de l’ensemble statorique. L’ensemble statorique peut avantageusement comprendre une virole annulaire radialement interne 21 et une virole annulaire radialement externe 20 étant fixes, entre lesquelles s’étendent les premières aubes 11 a. Plus particulièrement, la virole annulaire radialement externe 20 est fixée à un carter de la turbomachine.
[0082] L’ensemble statorique peut aussi comprendre au moins un premier anneau 23 depuis lequel s’étendent radialement vers l’intérieur les secondes aubes 11 b. L’ensemble statorique peut comprendre uniquement un premier anneau 23 (comme représenté sur les figures 6, 7, 8 et 10), ou une pluralité de premiers anneaux, par exemple deux premiers anneaux 23 (comme représenté sur les figures 9 et 11 ). Il peut être avantageux de mettre en place une pluralité de premiers anneaux 23 lorsque les secondes aubes présentent une longueur longitudinale sensiblement égale à la longueur longitudinale des premières aubes.
[0083] La virole annulaire radialement externe 20 comporte notamment une première gorge annulaire 22, ledit au moins un premier anneau 23 étant monté en liaison pivot dans la première gorge annulaire 22, par exemple par l’intermédiaire de patins. Cette configuration de montage permet de régler facilement la position des aubes de la seconde rangée annulaire d’aubes par rapport aux aubes de la première rangée annulaire d’aubes.
[0084] Ledit au moins un premier anneau 23 peut s’étendre longitudinalement sur toute la longueur longitudinale des secondes aubes (comme illustré sur les figures 8 et 10), ou alternativement peut s’étendre sur une longueur longitudinale inférieure à la longueur longitudinale des secondes aubes (comme représenté aux figures 6 et 7).
[0085] De plus, comme illustré aux figures 6, 7, 8 et 9, une extrémité radialement interne 18b des secondes aubes 11 b peut avantageusement être libre. La fixation des secondes aubes 11 b est ainsi uniquement assurée par ledit au moins un premier anneau 23.
[0086] Alternativement, comme illustré aux figures 10 et 1 1 , l’ensemble statorique peut comprendre au moins un second anneau 25 de sorte que les secondes aubes 11 b s’étendent radialement entre ledit au moins un second anneau 25 et ledit au moins un premier anneau 23. Par exemple ledit au moins un second anneau 25 peut comprendre un ou deux seconds anneaux 25. La virole annulaire radialement interne 21 peut comprendre une deuxième gorge annulaire 24, ledit au moins un second anneau 25 étant monté en liaison pivot dans la deuxième gorge annulaire 24.
[0087] De plus, ledit au moins un second anneau 25 peut s’étendre longitudinalement sur toute la longueur longitudinale des secondes aubes (comme illustré sur les figures 10 et 11 ), ou alternativement peut s’étendre sur une longueur longitudinale inférieure à la longueur longitudinale des secondes aubes (non représenté sur les figures).

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble statorique (10) pour turbomachine (1 ) d’axe longitudinal (X), l’ensemble statorique (10) comprenant une première rangée annulaire d’aubes (10a) dont les aubes (11 a) sont disposées en alternance circonférentiellement avec des aubes (1 1 b) d’une seconde rangée annulaire d’aubes (10b), dans lequel la première rangée annulaire d’aubes (10a) et la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) sont mobiles circonférentiellement l’une par rapport à l’autre entre une première configuration (P1 ) dans laquelle un bord d’attaque (12b) de chaque aube (1 1 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) vient au contact d’une face d’intrados (14a) d’une aube (11 a) adjacente circonférentiellement de la première rangée annulaire d’aubes (10a), et une deuxième configuration (P2) dans laquelle chaque aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) est à distance de ladite aube (1 1 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a).
[Revendication 2] Ensemble statorique (10) selon la revendication 1 , dans lequel la face d’intrados (14a) de chaque aube (1 1 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a) comprenant un décroché géométrique (142) en amont, selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique (10), du bord d’attaque (12b) de l’aube (11 b) circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b).
[Revendication 3] Ensemble statorique (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une épaisseur maximale (w12max) de chaque paire d’aubes dans la première configuration (P1 ) est inférieure ou égale à la somme d’une épaisseur maximale (wl max) de l’aube (1 1 a) correspondante de la première rangée annulaire d’aubes (10a) et d’une épaisseur maximale (w2max) de l’aube (11 b) circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b)
[Revendication 4] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel un rapport entre une épaisseur maximale (w12max) de chaque paire d’aubes dans la première configuration (P1 ) et une épaisseur maximale (wl max) de l’aube (11 a) correspondante de la première rangée annulaire d’aubes (10a) est inférieur ou égal à un coefficient compris entre 1 et 1 ,2.
[Revendication 5] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, dans la première configuration (P1 ), une face d’intrados (14b) de chaque aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) forme une surface aérodynamiquement continue avec une première surface (140) de la face d’intrados (14a) de l’aube (11 a) circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes (10a), la première surface (140) étant à l’amont selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique (10) du bord d’attaque (12b) de ladite aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b).
[Revendication 6] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans la première configuration (P1 ), un bord de fuite (13a) de chaque aube (11 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a) vient au contact d’une face d’extrados (15b) d’une aube (11 b) circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b).
[Revendication 7] Ensemble statorique (10) selon la revendication 6, dans lequel la face d’extrados (15b) de chaque aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) présente une forme complémentaire d’une deuxième surface (141 ) de la face d’intrados (14a) de l’aube (11 a) circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes (10a), la deuxième surface (141 ) étant à l’aval selon le sens d’écoulement des gaz au sein de l’ensemble statorique (10) du bord d’attaque (12b) de ladite aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b).
[Revendication 8] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les aubes (11 a, 11 b) de la première rangée annulaire d’aubes (10a) et de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) présentent une corde (Ca, Cb) sensiblement de même longueur.
[Revendication 9] Ensemble statorique (10) selon la revendication 8, dans lequel le bord d’attaque (12b) de chaque aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) est déporté longitudinalement par rapport à un bord d’attaque (12a) de l’aube (11 a) circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes (10a) d’une première distance (D1 ) comprise entre 20% et 40% de la corde (Ca) de ladite aube (1 1 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a).
[Revendication 10] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 7 ou 8 combinée à la revendication 6, dans lequel un bord de fuite (13b) de chaque aube (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) est déporté longitudinalement par rapport au bord de fuite (13a) de l’aube (11 a) circonférentiellement adjacente de la première rangée annulaire d’aubes (10a) d’une deuxième distance (D2) comprise entre 30% et 60% de la corde (Ca) de ladite aube (11 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a).
[Revendication 11] Ensemble statorique (10) selon la revendication 10, dans lequel, dans la première configuration (P1 ), un angle (p) entre des directions de cambrure (17a, 17b) au niveau du bord de fuite (13a, 13b) respectivement de chaque aube (11 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a) et de l’aube (11 b) circonférentiellement adjacente de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b), est inférieur à 5%.
[Revendication 12] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 11 , comprenant une virole annulaire radialement interne (21 ) et une virole annulaire radialement externe (20) étant fixes, entre lesquelles s’étendent les aubes (11 a) de la première rangée annulaire d’aubes (10a), l’ensemble statorique (10) comprenant au moins un premier anneau (23) depuis lequel s’étendent radialement vers l’intérieur les aubes (11 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b), ledit au moins un premier anneau (23) étant monté en liaison pivot dans une première gorge annulaire (22) de la virole annulaire radialement externe (20).
[Revendication 13] Ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel une extrémité radialement interne (18b) des aubes (1 1 b) de la seconde rangée annulaire d’aubes (10b) est libre.
[Revendication 14] Turbomachine (1 ) comprenant l’ensemble statorique (10) selon l’une des revendications 1 à 13.
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