FR3131601A1 - PROPULSION ASSEMBLY FOR AN AIRCRAFT - Google Patents
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Abstract
L’ensemble (1) propulsif pour un aéronef comporte une nacelle (3) entourant une turbomachine (2) à plusieurs flux qui comporte un générateur (4) de gaz, une hélice (16) accélérant un flux d’air (FO) dans la nacelle (3), un élément annulaire (18) entre le générateur (4) et la nacelle (3) définissant une première (20) et une deuxième veine (21), comportant un bec (19) séparant le flux (F0) en un flux d’air (F1) dans la première veine (20) et en un flux d’air (F2) dans la seconde veine (21), l’ensemble (1) comportant un aubage (22) de stator monté entre le bec (19) et l’hélice (16), et un aubage (24) de stator entre le générateur (4) et l’élément annulaire (18), monté entre le bec (19) et un aubage de rotor d’un compresseur (8) du générateur (4), ou entre l’élément annulaire (18) et la nacelle (3). Figure pour l'abrégé : Figure 7The propulsion assembly (1) for an aircraft comprises a nacelle (3) surrounding a multi-flow turbomachine (2) which comprises a gas generator (4), a propeller (16) accelerating an air flow (FO) in the nacelle (3), an annular element (18) between the generator (4) and the nacelle (3) defining a first (20) and a second stream (21), comprising a nozzle (19) separating the flow (F0) into one air flow (F1) in the first stream (20) and in an air flow (F2) in the second stream (21), the assembly (1) comprising a stator blade (22) mounted between the blade (19) and the propeller (16), and a stator blade (24) between the generator (4) and the annular element (18), mounted between the blade (19) and a rotor blade of a compressor (8) of the generator (4), or between the annular element (18) and the nacelle (3). Figure for abstract: Figure 7
Description
La présente invention concerne le domaine général de l’aéronautique. Elle vise plus particulièrement un ensemble propulsif pour un aéronef comportant une turbomachine à plusieurs flux et une nacelle. L’invention concerne également un aéronef comportant un tel ensemble propulsif.The present invention relates to the general field of aeronautics. It is more particularly aimed at a propulsion assembly for an aircraft comprising a multi-flow turbomachine and a nacelle. The invention also relates to an aircraft comprising such a propulsion assembly.
De manière conventionnelle, un ensemble propulsif comprend une nacelle entourant une turbomachine qui permet de générer la poussée nécessaire à la propulsion d’un aéronef, qu’il s’agisse d’un avion de ligne ou de chasse, etc. Dans ce but, la turbomachine comprend successivement au moins un compresseur qui compresse un flux d’air entrant dans la nacelle, une chambre de combustion dans laquelle l’air compressé préalablement est mélangé à du carburant puis enflammé afin de générer un flux de gaz chaud propulsif, et au moins une turbine qui est mise en rotation par ce flux de gaz chaud, la turbine étant connectée par un arbre au compresseur. Ces éléments forment le moteur également appelé générateur de gaz. Le flux de gaz chaud s’échappe ensuite par une tuyère en sortie de la turbomachine. Un aubage de rotor également appelé soufflante est généralement monté en amont du générateur de gaz de manière à accélérer le flux d’air primaire.Conventionally, a propulsion assembly comprises a nacelle surrounding a turbomachine which makes it possible to generate the thrust necessary for the propulsion of an aircraft, whether it is an airliner or a fighter plane, etc. For this purpose, the turbomachine successively comprises at least one compressor which compresses a flow of air entering the nacelle, a combustion chamber in which the previously compressed air is mixed with fuel then ignited in order to generate a flow of hot gas propulsion, and at least one turbine which is rotated by this flow of hot gas, the turbine being connected by a shaft to the compressor. These elements form the engine also called gas generator. The hot gas flow then escapes through a nozzle at the outlet of the turbomachine. A rotor blade also called a fan is generally mounted upstream of the gas generator so as to accelerate the primary air flow.
Il existe également des turbomachines à plusieurs flux dans lesquelles un séparateur annulaire est monté entre la nacelle et le générateur de gaz de manière à séparer le flux entrant dans la nacelle en un flux d’air primaire s’écoulant dans le générateur de gaz et un flux d’air secondaire froid qui circule dans la veine formée par l’espace entre la nacelle et le séparateur. Ces turbomachines présentent comme principal avantage d’être moins consommatrices de carburant et moins bruyantes.There are also multi-flow turbomachines in which an annular separator is mounted between the nacelle and the gas generator so as to separate the flow entering the nacelle into a primary air flow flowing into the gas generator and a cold secondary air flow which circulates in the vein formed by the space between the nacelle and the separator. The main advantage of these turbomachines is that they consume less fuel and are less noisy.
L’utilisation des turbomachines à plusieurs flux est caractérisée par leur taux de dilution qui correspond au rapport de la masse du flux secondaire/tertiaire sur la masse du flux primaire. Ce taux de dilution peut également varier en fonction des phases de vol de l’aéronef, notamment dans les turbomachines à cycle variable. Néanmoins, des variations du taux de dilution peuvent conduire à des pertes de flux secondaire/tertiaire donc à des baisses d’efficacité et d’opérabilité de la turbomachine.The use of multi-flow turbomachines is characterized by their dilution rate which corresponds to the ratio of the mass of the secondary/tertiary flow to the mass of the primary flow. This dilution rate can also vary depending on the flight phases of the aircraft, particularly in variable cycle turbomachines. However, variations in the dilution rate can lead to secondary/tertiary flow losses and therefore to reductions in the efficiency and operability of the turbomachine.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient en proposant une architecture permettant à la fois le redressement des flux d’air entrant dans la turbomachine et la minimisation de l’impact des changements de taux de dilution sur le générateur de gaz.The present invention aims to overcome this drawback by proposing an architecture allowing both the straightening of the air flows entering the turbomachine and the minimization of the impact of changes in dilution rate on the gas generator.
À cet effet, l'invention concerne un ensemble propulsif pour un aéronef, cet ensemble propulsif comportant une turbomachine à plusieurs flux et une nacelle qui entoure la turbomachine, ladite turbomachine comportant :
- un générateur de gaz comprenant au moins un compresseur, une chambre de combustion et une turbine, ledit générateur de gaz étant agencé le long d’un axe longitudinal,
- au moins une première hélice montée à l’intérieur de la nacelle et autour de l’axe longitudinal et configurée pour accélérer un flux d’entrée d’air entrant dans la nacelle,
- au moins un élément annulaire agencé radialement entre le générateur de gaz et la nacelle et définissant une première veine annulaire interne d’alimentation du générateur de gaz, et une deuxième veine annulaire externe avec la nacelle, ledit élément annulaire comportant en amont un premier bec de séparation annulaire qui est configuré pour séparer ledit flux d’entrée d’air en un premier flux d’air s’écoulant dans ladite première veine et en un second flux d’air s’écoulant dans ladite seconde veine annulaire externe,To this end, the invention relates to a propulsion assembly for an aircraft, this propulsion assembly comprising a multi-flow turbomachine and a nacelle which surrounds the turbomachine, said turbomachine comprising:
- a gas generator comprising at least one compressor, a combustion chamber and a turbine, said gas generator being arranged along a longitudinal axis,
- at least a first propeller mounted inside the nacelle and around the longitudinal axis and configured to accelerate an air inlet flow entering the nacelle,
- at least one annular element arranged radially between the gas generator and the nacelle and defining a first internal annular vein supplying the gas generator, and a second external annular vein with the nacelle, said annular element comprising upstream a first nozzle of seperation annular which is configured to separate said air inlet flow into a first air flow flowing in said first vein and into a second air flow flowing in said second external annular vein,
L’ensemble propulsif étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre :
- un premier aubage de stator s’étendant radialement entre un carter du générateur de gaz et la nacelle, en amont du premier bec de séparation annulaire et en aval de ladite première hélice, et
- un second aubage de stator s’étendant radialement entre un carter du générateur de gaz et l’élément annulaire, en aval dudit premier bec de séparation et en amont d’un premier aubage de rotor dudit au moins un compresseur du générateur de gaz, et/ou entre l’élément annulaire et la nacelle, en aval dudit premier bec de séparation annulaire,The propulsion assembly being characterized in that it further comprises:
- a first stator blade extending radially between a casing of the gas generator and the nacelle, upstream of the first annular separation nozzle and downstream of said first propeller, and
- a second stator blade extending radially between a casing of the gas generator and the annular element, downstream of said first separation nozzle and upstream of a first rotor blade of said at least one compressor of the gas generator, and/or between the annular element and the nacelle, downstream of said first annular separation nozzle,
et en ce qu’au moins un desdits premier et second aubage de stator est à calage variable ou comprend une portion à calage variable.and in that at least one of said first and second stator blades is variable pitched or comprises a variable pitch portion.
Ainsi, grâce à l’invention, le redressement des flux d’air entrant dans la nacelle est effectué en amont du séparateur de sorte que les aubages présents dans les veines ont seulement pour fonction de protéger la turbomachine des changements du taux de dilution. Une telle architecture permet de simplifier la construction et le montage des différents aubages présents dans des espaces limités tels que les veines. Elle permet également plus de liberté sur le positionnement de l’aubage de stator variable (qui est entièrement à calage variable, ou qui comprend seulement une portion à calage variable et donc une autre portion fixe) en fonction de la place disponible. Par exemple, l’espace disponible est souvent très restreint au niveau du premier bec de séparation (car l’épaisseur disponible dans cette zone est plus faible forcément), donc il peut être plus intéressant de le mettre dans la nacelle.Thus, thanks to the invention, the straightening of the air flows entering the nacelle is carried out upstream of the separator so that the blades present in the veins only have the function of protecting the turbomachine from changes in the dilution rate. Such an architecture makes it possible to simplify the construction and assembly of the different blades present in limited spaces such as veins. It also allows more freedom in the positioning of the variable stator blade (which is entirely variable-pitch, or which only includes a variable-pitch portion and therefore another fixed portion) depending on the space available. For example, the available space is often very limited at the level of the first separation nozzle (because the thickness available in this area is necessarily lower), so it may be more interesting to put it in the nacelle.
L’ensemble propulsif peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres :
- le premier aubage de stator est à calage variable,
- ladite deuxième veine annulaire externe est dépourvue d’aubage de stator depuis ledit premier bec de séparation annulaire jusqu’à un plan perpendiculaire audit axe longitudinal et passant sensiblement par un premier aubage de stator dudit au moins un compresseur du générateur de gaz,The propulsion assembly may also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination with each other:
- the first stator blade has variable pitch,
- said second external annular vein is devoid of stator blade from said first annular separation nozzle to a plane perpendicular to said longitudinal axis and passing substantially through a first stator blade of said at least one compressor of the gas generator,
-- notamment dans la configuration qui précède, lorsque le premier aubage de stator est à calage variable, le second aubage de stator peut être entièrement fixe et ne pas être à calage variable ; dans cette configuration en effet, il n’est pas forcément nécessaire d’avoir deux aubages de stator consécutifs à calage variable,
- ladite deuxième veine annulaire externe comprend un troisième aubage de stator en aval dudit premier bec de séparation annulaire,-- particularly in the above configuration, when the first stator blade has variable pitch, the second stator blade can be entirely fixed and not have variable pitch; in this configuration in fact, it is not necessarily necessary to have two consecutive stator blades with variable pitch,
- said second external annular vein comprises a third stator blade downstream of said first annular separation nozzle,
-- notamment dans la configuration qui précède, lorsque le premier aubage de stator est à calage variable et que le second aubage de stator est entièrement fixe, le troisième aubage de stator peut comprendre une portion à calage variable et donc une portion fixe ; dans cette configuration également, il n’est pas forcément nécessaire d’avoir deux aubages de stator consécutifs à calage variable,
- le troisième aubage de stator est situé en aval ou au droit des bords d’attaque des pales dudit second aubage de stator, et en amont ou au droit des bords d’attaque des pales d’un premier aubage de rotor dudit au moins un compresseur du générateur de gaz,
- le second aubage de stator s’étend radialement entre l’élément annulaire et la nacelle, et ladite première veine annulaire interne est dépourvue d’aubage de stator en amont d’un premier aubage de rotor dudit au moins un compresseur du générateur de gaz,-- particularly in the above configuration, when the first stator blade has variable pitch and the second stator blade is entirely fixed, the third stator blade may comprise a portion with variable pitch and therefore a fixed portion; in this configuration also, it is not necessarily necessary to have two consecutive stator blades with variable pitch,
- the third stator blade is located downstream or in line with the leading edges of the blades of said second stator blade, and upstream or in line with the leading edges of the blades of a first rotor blade of said at least one gas generator compressor,
- the second stator blade extends radially between the annular element and the nacelle, and said first internal annular vein is devoid of stator blade upstream of a first rotor blade of said at least one compressor of the gas generator ,
-- notamment dans la configuration qui précède, le second aubage de stator est de préférence à calage variable,
- le second aubage de stator est situé en aval ou au droit des bords d’attaque des pales dudit premier aubage de rotor dudit au moins un compresseur du générateur de gaz, et en amont ou au droit des bords de fuite des pales d’un premier aubage de stator dudit au moins un compresseur,
- le premier aubage de stator et/ou ledit second aubage de stator comprend des pales dont une portion amont comporte un bord d’attaque mobile en rotation autour d’un axe sensiblement radial, et dont une portion aval comporte un bord de fuite fixe,-- in particular in the preceding configuration, the second stator blade is preferably with variable pitch,
- the second stator blade is located downstream or to the right of the leading edges of the blades of said first rotor blade of said at least one compressor of the gas generator, and upstream or to the right of the trailing edges of the blades of a first stator blade of said at least one compressor,
- the first stator blade and/or said second stator blade comprises blades of which an upstream portion comprises a leading edge movable in rotation around a substantially radial axis, and a downstream portion of which comprises a fixed trailing edge,
-- le premier aubage de stator et/ou le second aubage de stator comprend des pales dont une portion aval comporte un bord de fuite mobile en rotation autour d’un axe sensiblement radial, et une portion amont comporte un bord de fuite fixe, et
- ladite au moins une première hélice et ledit premier aubage de rotor sont reliés à un même arbre, de préférence par l’intermédiaire d’un réducteur mécanique de vitesse.-- the first stator blade and/or the second stator blade comprises blades of which a downstream portion has a trailing edge movable in rotation around a substantially radial axis, and an upstream portion has a fixed trailing edge, and
- said at least one first propeller and said first rotor blade are connected to the same shaft, preferably via a mechanical speed reducer.
La présente invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, comportant un ensemble propulsif tel que celui susmentionné.The present invention also relates to an aircraft, in particular a transport aircraft, comprising a propulsion assembly such as that mentioned above.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during reading of the detailed description which follows, for the understanding of which we will refer to the appended drawings in which:
L’ensemble 1 propulsif pour un aéronef (ci-après « ensemble 1 »), qu’il soit civil ou autre, est représenté schématiquement sur les figures 1 à 8. L’ensemble 1 comporte une turbomachine 2 qui est agencée le long d’un axe longitudinal X-X. La turbomachine 2 peut être à plusieurs flux dans le cadre d’un aéronef civil, comme représenté sur les figures 1 et 3, ou dans le cadre d’un aéronef différent comme représenté sur la
La turbomachine 2 comporte de façon classique un générateur de gaz 4 comprenant au moins un compresseur 8, une chambre de combustion et une turbine 7. Comme représenté sur la
Par ailleurs, par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval », et « interne/dessous» et « externe/dessus » sont utilisés en référence à un positionnement par rapport à un axe d’écoulement des flux d’air le long de l’axe longitudinal X-X de la turbomachine 2. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe X-X comporte une face intérieure tournée vers l'axe X-X et une face extérieure, opposée à sa face intérieure. On entend par « longitudinal » ou « longitudinalement » toute direction parallèle à l’axe X-X, et par « radialement » ou « radial » toute direction perpendiculaire à l’axe X-X.Furthermore, by convention, in the present application, the terms "upstream" and "downstream", and "internal/below" and "external/above" are used with reference to positioning relative to a flow axis of flows. of air along the longitudinal axis X-X of the turbomachine 2. Thus, a cylinder extending along the axis “Longitudinal” or “longitudinal” means any direction parallel to the X-X axis, and “radially” or “radial” any direction perpendicular to the X-X axis.
La turbine basse pression 7 entraîne un arbre 11. Dans un aéronef civil, un réducteur 12 à train épicycloïdal, situé en amont du générateur de gaz 4, transmet le couple exercé par l’arbre 11 à au moins un disque 13. Dans le cas de deux disques 13, ils peuvent tourner en sens inverse autour de l’axe longitudinal X-X. L’arbre 11 et la ou les disques 13 sont agencés dans un carter ou capot 15 qui abrite également les organes d’entraînement du ou des disques à partir du réducteur 12. Chacun des disques 13 porte des pales pour former une hélice.The low pressure turbine 7 drives a shaft 11. In a civil aircraft, a reduction gear 12 with an epicyclic gear train, located upstream of the gas generator 4, transmits the torque exerted by the shaft 11 to at least one disc 13. In the case of two discs 13, they can rotate in opposite directions around the longitudinal axis XX. The shaft 11 and the disc(s) 13 are arranged in a casing or cover 15 which also houses the drive members of the disc(s) from the reducer 12. Each of the discs 13 carries blades to form a propeller.
Dans le cas de la
Avantageusement,Advantageously,
L’aubage de rotor 9 et l’hélice 16 sont reliés à un même tambour ou arbre 16, comme illustré dans les dessins.The rotor blade 9 and the propeller 16 are connected to the same drum or shaft 16, as illustrated in the drawings.
La turbomachine 2 comporte également un ou plusieurs éléments annulaires 18, 18’.The turbomachine 2 also includes one or more annular elements 18, 18'.
Comme représenté sur les figures 2 à 4 notamment, l’élément annulaire 18 peut être agencé radialement entre le générateur de gaz 4 et la nacelle 3. L’élément annulaire 18 s’étend le long de l’axe longitudinal X-X sur une longueur sensiblement similaire à la longueur du générateur de gaz 4. L’élément annulaire 18 est pourvu, en amont, d’un bec 19 annulaire de séparation. L’agencement de cet élément annulaire 18 par rapport au générateur de gaz 4 définit une première veine annulaire interne 20 délimitée par un carter 5B du compartiment 5 du générateur de gaz 4 et une surface interne 18A de l’élément annulaire 18. L’agencement de l’élément annulaire 18 par rapport à la nacelle 3 définit également une seconde veine annulaire externe 21 qui est délimitée par une surface externe 18B de l’élément annulaire 18 et la surface interne 3A de la nacelle 3. Le bec 19 annulaire de séparation sépare le flux d’entrée d’air F0 entrant dans la nacelle 3 en un premier flux d’air F1 qui s’écoule dans la veine annulaire interne 20 et en un second flux d’air F2 qui s’écoule dans la veine annulaire externe 21. Le flux d’air F1 circulant dans la veine annulaire interne 20 est classiquement comprimé par des étages des compresseurs basse pression 8 et haute pression formés par la succession d’aubages de rotor 9 et de stator 10 avant d’entrer dans la chambre de combustion haute pression. L’énergie de combustion est récupérée par les étages de turbines haute pression puis basse pression 7 qui assurent l’entraînement des étages de compresseur 8 et la rotation de l’hélice 16 en amont. Le flux d’air F2 qui s’écoule dans la veine annulaire externe 21 participe, pour sa part, à fournir la poussée de la turbomachine 2.As shown in Figures 2 to 4 in particular, the annular element 18 can be arranged radially between the gas generator 4 and the nacelle 3. The annular element 18 extends along the longitudinal axis X-X over a length substantially similar to the length of the gas generator 4. The annular element 18 is provided, upstream, with an annular separation nozzle 19. The arrangement of this annular element 18 relative to the gas generator 4 defines a first internal annular vein 20 delimited by a casing 5B of the compartment 5 of the gas generator 4 and an internal surface 18A of the annular element 18. The arrangement of the annular element 18 relative to the nacelle 3 also defines a second external annular vein 21 which is delimited by an external surface 18B of the annular element 18 and the internal surface 3A of the nacelle 3. The annular separation nozzle 19 separates the air inlet flow F0 entering the nacelle 3 into a first air flow F1 which flows into the internal annular vein 20 and into a second air flow F2 which flows into the annular vein external 21. The air flow F1 circulating in the internal annular vein 20 is conventionally compressed by stages of the low pressure 8 and high pressure compressors formed by the succession of rotor blades 9 and stator 10 before entering the high pressure combustion chamber. The combustion energy is recovered by the high pressure then low pressure turbine stages 7 which drive the compressor stages 8 and the rotation of the propeller 16 upstream. The air flow F2 which flows in the external annular vein 21 participates, for its part, in providing the thrust of the turbomachine 2.
Le rapport entre le flux d’air F2 s’écoulant dans la veine externe 21 et le flux d’air F1 s’écoulant dans la veine interne 20 est généralement appelé taux de dilution. De façon non limitative, l’ensemble 1 propulsif selon l’invention est à cycle variable c’est-à-dire qu’en fonction des phases de vol, le taux de dilution de l’ensemble 1 peut être modifié. À titre d’exemple, le taux de dilution de l’ensemble 1 au cours d’une phase de décollage ou d’atterrissage de l’aéronef AC est élevé de sorte à réduire le bruit et la consommation spécifique de carburant.The ratio between the air flow F2 flowing in the external vein 21 and the air flow F1 flowing in the internal vein 20 is generally called dilution ratio. In a non-limiting manner, the propulsion assembly 1 according to the invention has a variable cycle, that is to say that depending on the flight phases, the dilution rate of the assembly 1 can be modified. For example, the dilution rate of assembly 1 during a take-off or landing phase of the AC aircraft is high so as to reduce noise and specific fuel consumption.
Dans un premier mode de réalisation préféré, l’ensemble 1 comporte, en outre, un premier aubage 22 de stator qui est agencé en amont du bec de séparation 19 et en aval de l’hélice 16. Les pales 23 de l’aubage 22 de stator sont réparties de manière circonférentielle autour de l’axe longitudinal X-X et s’étendent radialement sur toute une distance D0 entre le générateur de gaz 4 et la nacelle 3 de sorte que chacune des pales 22 est fixée par une première extrémité interne 23A au capot 15 et par une extrémité externe 23B qui est opposée à l’extrémité interne 23A à la surface interne 3A de la nacelle 3. En variante, les pales 23 pourraient être fixées que par l’intermédiaire d’une seule de leurs extrémité radiales, et pourraient par exemple être suspendues en étant fixées par leurs extrémités radialement externes à la nacelle 3. Comme les pales 23 s’étendent sur toute la distance D0 entre le capot 15 et la nacelle 3, elles n’influent pas sur le débit du flux d’entrée d’air F0 qui entre dans la nacelle 3 donc sur l’efficacité et l’opérabilité de l’ensemble 1. Par ailleurs, la présence de l’aubage 22 de stator permet de diminuer très fortement les turbulences du flux d’entrée d’air F0 en amont du bec 19 de séparation de sorte que l’incidence des pales des aubages de rotor 9 et de stator 10 de compresseur 8 n’est pas modifiée. Le générateur de gaz 4 ne subit donc pas d’effets indésirables dus aux changements du taux de dilution de l’ensemble 1 à cycle variable. En outre, la diminution des turbulences sur le flux d’entrée d’air F0 permet de réduire les pertes aérodynamiques de ce flux F0 ainsi que des flux d’air F1 et F2 circulant respectivement dans les veines interne 20 et externe 21 sur les bords de l’élément annulaire 18, du capot 15, de la nacelle 3, etc. en réduisant les surfaces de frictions.In a first preferred embodiment, the assembly 1 further comprises a first stator blade 22 which is arranged upstream of the separation nozzle 19 and downstream of the propeller 16. The blades 23 of the blade 22 stator are distributed circumferentially around the longitudinal axis cover 15 and by an external end 23B which is opposite the internal end 23A to the internal surface 3A of the nacelle 3. Alternatively, the blades 23 could be fixed only via one of their radial ends, and could for example be suspended by being fixed by their radially external ends to the nacelle 3. As the blades 23 extend over the entire distance D0 between the cover 15 and the nacelle 3, they do not influence the flow rate air inlet F0 which enters the nacelle 3 therefore on the efficiency and operability of the assembly 1. Furthermore, the presence of the stator vane 22 makes it possible to very significantly reduce the turbulence of the flow air inlet F0 upstream of the separation nozzle 19 so that the incidence of the blades of the rotor 9 and stator 10 blades of compressor 8 is not modified. The gas generator 4 therefore does not suffer any undesirable effects due to changes in the dilution rate of the variable cycle assembly 1. In addition, the reduction in turbulence on the air inlet flow F0 makes it possible to reduce the aerodynamic losses of this flow F0 as well as of the air flows F1 and F2 circulating respectively in the internal 20 and external 21 veins on the edges of the annular element 18, of the hood 15, of the nacelle 3, etc. by reducing friction surfaces.
Dans ce premier mode de réalisation, l’aubage 22 de stator est fixe de sorte que l’incidence de chacune des pales 23 ne varie pas, comme cela est représenté sur la
Dans ce premier mode de réalisation préféré, l’ensemble 1 comporte également un second aubage 24 de stator qui est à calage variable. Les pales d’un aubage à calage variable peuvent tourner autour d’un axe radial R1 ou de manière inclinée par rapport à ce axe, selon lequel chacune des pales est agencée. En pratique, les pales peuvent tourner suivant un axe qui s’étend du pied à la tête de la pale. On voit que le carter n’est pas forcément rectiligne donc, selon la position de la pale, elle pourrait ne pas tourner forcément suivant un axe parfaitement radial. L’introduction d’aubages à calage variable permet notamment d’améliorer l’opérabilité de la turbomachine 2 pour un ensemble de conditions de vols et de diminuer son impact acoustique.In this first preferred embodiment, assembly 1 also includes a second stator blade 24 which has variable pitch. The blades of a variable-pitch blade can rotate around a radial axis R1 or in an inclined manner relative to this axis, according to which each of the blades is arranged. In practice, the blades can rotate along an axis which extends from the root to the head of the blade. We see that the casing is not necessarily rectilinear so, depending on the position of the blade, it might not necessarily rotate along a perfectly radial axis. The introduction of variable-pitch blades makes it possible in particular to improve the operability of turbomachine 2 for a range of flight conditions and to reduce its acoustic impact.
Dans la
Comme représenté sur les figures 5 et 6, l’aubage 24 de stator est agencé radialement dans la veine interne 20 dans laquelle s’écoule le flux d’air F1 qui alimente le générateur de gaz 4. Les pales 25 de l’aubage 24 sont réparties radialement autour de l’axe longitudinal X-X et s’étendent sur une distance D1 qui correspond à la distance entre le carter 5A du générateur de gaz 4 et l’élément annulaire 18. Chacune des pales 25 est fixée à la surface interne 18A de l’élément annulaire 18 par une extrémité radiale 25B et à une au carter 5A du générateur de gaz 4 par un pied 25A. Chacune des pales 25 présente une incidence permettant de redresser axialement le flux d’air F1 entrant dans la veine interne 20. Comme évoqué dans ce qui précède, en variante, les pales 25 pourraient être fixées que par l’intermédiaire d’une seule de leurs extrémité radiales. Chacune des pales 25 peut pivoter autour d’un axe radial R1 (ou de manière légèrement inclinée par rapport à un tel axe, comme évoqué dans ce qui précède) selon lequel elle est agencée. Comme représenté sur les figures 5 et 6, l’aubage 24 de stator est agencé à l’entrée de la veine interne 20, c’est-à-dire en aval du bec 19 de séparation et en amont du premier aubage de rotor 9 du compresseur basse pression 8. À titre d’exemple, l’aubage 24 de stator à calage variable peut être un aubage directeur d’entrée à calage variable (IGV ou «Inlet Guide Vane» en anglais) qui présente une faible courbure et une faible perte par rapport à un aubage classique. Le choix d’un aubage directeur à calage variable permet d’assurer l’opérabilité de l’ensemble 1 à cycle variable. D’une part, le flux d’air F1 entre dans la veine interne 20 en étant en grande majorité redressé axialement par l’aubage 22 de stator ; il n’est donc pas nécessaire d’avoir un aubage de redressement classique à l’entrée de la veine interne 20. D’autre part, l’aubage de rotor 9 le plus en amont du compresseur basse pression 8 nécessite un certain niveau de co-turbulences qui ne doivent donc pas être éliminées par un aubage de redressement classique à l’entrée de la veine interne 20 d’alimentation du générateur de gaz 4. Toutes les turbulences ne devant pas être enlevées, la conception de l’aubage 22 de stator s’en trouve également facilitée.As shown in Figures 5 and 6, the stator blade 24 is arranged radially in the internal vein 20 in which flows the air flow F1 which supplies the gas generator 4. The blades 25 of the blade 24 are distributed radially around the longitudinal axis XX and extend over a distance D1 which corresponds to the distance between the casing 5A of the gas generator 4 and the annular element 18. Each of the blades 25 is fixed to the internal surface 18A of the annular element 18 by a radial end 25B and to the casing 5A of the gas generator 4 by a foot 25A. Each of the blades 25 has an incidence making it possible to axially straighten the air flow F1 entering the internal vein 20. As mentioned in the above, as a variant, the blades 25 could be fixed only by means of a single one of their radial ends. Each of the blades 25 can pivot around a radial axis R1 (or in a slightly inclined manner relative to such an axis, as mentioned in the above) according to which it is arranged. As shown in Figures 5 and 6, the stator blade 24 is arranged at the entrance to the internal vein 20, that is to say downstream of the separation nozzle 19 and upstream of the first rotor blade 9 of the low pressure compressor 8. For example, the stator vane 24 with variable pitch can be an inlet guide vane with variable pitch (IGV or “ Inlet Guide Vane ” in English) which has a low curvature and a low loss compared to conventional blading. The choice of a variable-pitch guide vane ensures the operability of assembly 1 with a variable cycle. On the one hand, the air flow F1 enters the internal vein 20 while being mostly straightened axially by the stator blade 22; it is therefore not necessary to have a conventional straightening blade at the inlet of the internal vein 20. On the other hand, the rotor blade 9 most upstream of the low pressure compressor 8 requires a certain level of co-turbulences which must therefore not be eliminated by a conventional straightening vane at the inlet of the internal vein 20 supplying the gas generator 4. All turbulence must not be removed, the design of the vane 22 of stator is also made easier.
Dans ce premier mode de réalisation particulier, la veine annulaire externe 21 est dépourvue d’aubage de stator depuis le bec 19 de séparation annulaire jusqu’à un plan radial P comme représenté sur la
Dans une variante à ce premier mode de réalisation particulier illustrée à la
Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention représenté à la
Dans une variante de ce deuxième mode de réalisation représentée à la
Comme représenté sur les figures 7 et 8, l’aubage 22 qui est agencé entre l’hélice 16 et le bec 19 de séparation annulaire est à calage variable. L’incidence de chacune des pales 23 est ajustée de sorte à redresser le flux F0 s’écoulant dans la nacelle 3 avant d’être séparé en deux flux F1 et F2. Le redressement axial du flux F0 par l’aubage 22 à calage variable permet au flux F1 dans la veine interne 20 de s’écouler face au bord d’attaque 9A de chaque pale du premier aubage de rotor 9 ce qui rend la présence d’un autre aubage de redressement inutile à l’entrée de la veine interne 20.As shown in Figures 7 and 8, the blade 22 which is arranged between the propeller 16 and the annular separation nozzle 19 has variable pitch. The incidence of each of the blades 23 is adjusted so as to straighten the flow F0 flowing into the nacelle 3 before being separated into two flows F1 and F2. The axial straightening of the flow F0 by the blade 22 with variable pitch allows the flow F1 in the internal vein 20 to flow facing the leading edge 9A of each blade of the first rotor blade 9 which makes the presence of another useless straightening blade at the entrance to the internal vein 20.
L’installation de l’aubage 24 à calage variable dans la veine externe 21 présente comme avantage, non seulement de redresser axialement le flux F2 mais également d’éliminer les turbulences du flux F0 qui peuvent être engendrées par les variations d’incidence des pales 23 de l’aubage 22.The installation of the vane 24 with variable pitch in the external vein 21 has the advantage of not only axially straightening the flow F2 but also of eliminating the turbulence of the flow F0 which can be generated by variations in the incidence of the blades. 23 of the blade 22.
Comme représenté sur la
L’aubage 22 comporte également des pales 22 pourvues d’une portion aval 29 comprenant un bord de fuite 23D et d’une portion amont 28 comprenant un bord d’attaque 23C.
Dans un mode de réalisation particulier illustré à la
In a particular embodiment illustrated in
Avantageusement, la turbomachine 2 ne comprend pas de bras directement en aval de l’aubage de stator 22. Ceci signifie que le premier bec 19 n’est de préférence pas relié à des bras et n’est pas situé en aval de bords d’attaque de ces bras et en amont de bords de fuite de ces bras. En général, ce type de bras s’étend à travers le flux d’entrée d’aire F0 et également à travers les flux d’air F1 et F2.Advantageously, the turbomachine 2 does not include arms directly downstream of the stator blade 22. This means that the first nozzle 19 is preferably not connected to arms and is not located downstream of edges of attack of these arms and upstream of the trailing edges of these arms. In general, this type of arm extends through the air inlet flow F0 and also through the air flows F1 and F2.
Claims (10)
- un générateur de gaz (4) comprenant au moins un compresseur (8), une chambre de combustion et une turbine (7), ledit générateur de gaz (4) étant agencé le long d’un axe longitudinal (X-X),
- au moins une première hélice (16) montée à l’intérieur de la nacelle (3) et autour de l’axe longitudinal (X-X) et configurée pour accélérer un flux d’entrée d’air (FO) entrant dans la nacelle (3),
- au moins un élément annulaire (18) agencé radialement entre le générateur de gaz (4) et la nacelle (3) et définissant une première veine (20) annulaire interne d’alimentation du générateur de gaz (4), et une deuxième veine (21) annulaire externe avec la nacelle (3), ledit élément annulaire (18) comportant en amont un premier bec (19) de séparation annulaire qui est configuré pour séparer ledit flux d’entrée d’air (F0) en un premier flux d’air (F1) s’écoulant dans ladite première veine (20) et en un second flux d’air (F2) s’écoulant dans ladite seconde veine (21) annulaire externe,
caractérisé en ce qu’il comporte en outre :
- un premier aubage (22) de stator s’étendant radialement entre un carter (5B) du générateur de gaz (4) et la nacelle (3), en amont du premier bec (19) de séparation annulaire et en aval de ladite première hélice (16), et
- un second aubage (24) de stator s’étendant radialement entre l’élément annulaire (18) et la nacelle (3), en aval dudit premier bec (19) de séparation annulaire,
et en ce que ledit premier aubage (22) de stator est à calage variable ou comprend une portion à calage variable, ce premier aubage (22) de stator étant situé directement en amont dudit premier bec (19) de séparation annulaire.Propulsion assembly for an aircraft, this propulsion assembly (1) comprising a turbomachine (2) with several flows and a nacelle (3) which surrounds the turbomachine (2), said turbomachine (2) comprising:
- a gas generator (4) comprising at least one compressor (8), a combustion chamber and a turbine (7), said gas generator (4) being arranged along a longitudinal axis (X-X),
- at least a first propeller (16) mounted inside the nacelle (3) and around the longitudinal axis (X-X) and configured to accelerate an air inlet flow (FO) entering the nacelle ( 3),
- at least one annular element (18) arranged radially between the gas generator (4) and the nacelle (3) and defining a first internal annular vein (20) supplying the gas generator (4), and a second vein (21) external annular with the nacelle (3), said annular element (18) comprising upstream a first separation nozzle (19) annular which is configured to separate said air inlet flow (F0) into a first air flow (F1) flowing in said first vein (20) and into a second air flow (F2) flowing in said second external annular vein (21),
characterized in that it further comprises:
- a first stator blade (22) extending radially between a casing (5B) of the gas generator (4) and the nacelle (3), upstream of the first annular separation nozzle (19) and downstream of said first propeller (16), and
- a second stator blade (24) extending radially between the annular element (18) and the nacelle (3), downstream of said first annular separation nozzle (19),
and in that said first stator blade (22) has variable pitch or comprises a variable pitch portion, this first stator blade (22) being located directly upstream of said first annular separation nozzle (19).
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