FR2900692A1

FR2900692A1 - Pale de compresseur comprenant un dispositif d'aspiration

Info

Publication number: FR2900692A1
Application number: FR0651634A
Authority: FR
Inventors: Stephan Yves Aubin; Thomas Julien Roland Earith; Didier Rene Andre Escure; Stephane Rousselin; Thierry Jean Jacques Obrecht
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2007-11-09
Anticipated expiration: 2026-05-05
Also published as: FR2900692B1

Abstract

Le dispositif d'aspiration inclus dans une pale de compresseur (1) est complètement divisé afin que chaque canal interne d'aspiration (12) desserve un petit nombre des orifices (4) placés dans une zone radiale (11) de faible étendue de sorte que des surpressions dans les canaux (12) menant à des recirculations (soufflages vers l'extérieur par certains des orifices 4) soient évitées.L'invention est plus particulièrement utile dans des compresseurs à haute pression travaillant à des taux de compression et des vitesses élevés.

Description

PALE DE COMPRESSEUR COMPRENANT UN DISPOSITIF D'ASPIRATION

DESCRIPTION

Cette invention concerne une pale de compresseur comprenant un dispositif d'aspiration, et notamment, mais pas exclusivement, une pale de compresseur à haute pression. La recherche de performances accrues dans les turbomachines a conduit à proposer des pales munies de dispositifs d'aspiration afin d'absorber une partie de la couche limite. Les dispositifs d'aspiration ordinaires comprennent une série d'orifices débouchant sur une portion de la surface de la pale où l'aspiration doit être produite et un canal interne de la pale communiquant aux orifices et, par son autre extrémité, à un autre canal ou à une cavité portée à plus basse pression, si bien qu'une circulation du gaz des orifices à cet autre canal ou à cette cavité s'instaure pour donner l'aspiration. Les orifices d'aspiration sont normalement répartis en une colonne de direction sensiblement radiale s'étendant sur au moins la plus grande partie de la hauteur de la pale, sur une bande de celle-ci où la compression du gaz atteint une valeur déterminée pour laquelle la diminution de la couche limite est décidée. Un exemple est donné dans le brevet GB 1 085 227. De tels dispositifs deviennent cependant insuffisants pour les compresseurs à haute pression des turbomachines aujourd'hui employées dans l'aviation, qui doivent réaliser des taux de compression de l'ordre de 2 avec de grandes vitesses périphériques. L'accroissement de la compression du gaz est plus sensible en bout de pale, de sorte que la pression dans le canal interne à la pale devient plus élevée au point de menacer, avec les conceptions connues, d'une recirculation du gaz, produite si le gaz aspiré dans le canal atteint une pression excédant celle du gaz environnant dans une région plus proche du pied de la pale. Les orifices situés à cette hauteur de la pale seraient alors le siège de soufflage de gaz hors du canal, c'est-à-dire d'une inversion de l'aspiration. C'est pour obvier à ce défaut que l'invention fut conçue, et pour permettre d'appliquer l'aspiration de couche limite à des pales fonctionnant à des caractéristiques de compression et de vitesses élevées. Sous sa forme la plus générale, l'invention est relative à une pale de compression comprenant un dispositif d'aspiration, le dispositif d'aspiration comprenant un réseau d'orifices débouchant sur une bande de surface de la pale s'étendant dans une direction essentiellement radiale de la pale, caractérisée en ce que les orifices sont répartis en groupes et en ce que le dispositif d'aspiration comprend encore une pluralité de canaux d'aspiration internes à la pale dont chacun communique à un groupe respectif des orifices. Le dispositif d'aspiration est ainsi fractionné ; et comme chaque groupe d'orifices débouche sur du gaz de pression peu différente, les risques de recirculation par soufflage hors de certains des orifices sont désormais exclus. Une direction fortement oblique des groupes d'orifices par rapport à la direction essentiellement radiale de la bande d'aspiration est souvent nécessaire, à la fois pour que le nombre total d'orifices soit suffisant pour couvrir toute la bande d'aspiration et pour que les canaux soient bien séparés. On peut donc arriver à une situation où les alignements formés par les groupes d'orifices ne sont pas en prolongement mais superposés les uns sur les autres. Quoi qu'il en soit, leur extension dans la direction essentiellement radiale de la pale sera souvent identique ou à peu près, afin de ne pas franchir le différentiel de pression au-delà duquel les recirculations sont à craindre. La bande d'aspiration s'étendra souvent entre 40% et 60% de la longueur de corde de la pale, mesurée entre le bord d'attaque et le bord de fuite.

Selon une autre caractéristique optionnelle mais avantageuse, les canaux pourront avoir une section s'évasant à partir d'une extrémité distale à l'endroit des groupes d'orifices afin de réduire encore les risques de recirculation.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail au moyen des figures annexées suivantes : - la figure 1 est une vue générale de la pale, - la figure 2 est une vue de détail, - la figure 3 une coupe transversale.

La figure 1 montre une réalisation possible où une pale 1 de compresseur, fixée à un rotor 2 par un pied 3, comprend un dispositif d'aspiration conforme à l'invention. Le compresseur est représenté très partiellement et seulement où le rotor se joint à la pale, puisqu'il n'est pas différent de compresseurs connus. Des orifices 4 débouchent à la surface de la pale 1 le nombre de trous est fonction de la largeur de la zone (40 à 60%), de l'angle d'inclinaison des canaux et de la distance entre 2 trous consécutifs et du taux d'aspiration sur une région 5 d'aspiration s'étendant en bande essentiellement radiale, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe X du rotor 2, mais qui peut cependant présenter une certaine inclinaison, d'après l'inclinaison de la pale 1 en direction longitudinale ou d'autres critères. La région 5 sera souvent limitée par des lignes fictives tracées à proportions uniformes de distance des bords d'attaque 6 et de fuite 7 de la pale 1 ; dans bien des exemples concrets, elle sera fréquemment limitée par deux lignes 8 et 9 situées à 40% et 60% de la longueur de corde entre le bord d'attaque 6 et le bord de fuite 7. Les orifices 4 sont répartis par groupes 10 alignés et qui s'étendent sur des distances radiales 11 modérées, limitées à 10% ou 20% de la hauteur totale de la pale 1 dans certains cas plausibles mais qui dépendent de la vitesse périphérique de la pale 1. D'après la nécessité de couvrir toute la région 5 par les orifices 4, les groupes 10 présentent souvent une inclinaison marquée dans la direction longitudinale de l'axe X.

Le nombre d'orifices 4 dans chaque groupe 10 dépend de la largeur de la région 5, de l'angle d'inclinaison des canaux 12, du taux d'aspiration et de la distance entre deux orifices 4 consécutifs.

La pale 1 est creusée de canaux 12 distincts, sensiblement parallèles et dont chacun dessert un groupe 10 des orifices 4. Chacun des canaux 12 comprend une portion distale 13 dont l'extrémité communique aux orifices 4 du groupe 10 concerné et qui est à l'inclinaison de ce groupe et une portion proximale 14 de raccordement à une cavité 19 incluse dans le rotor 2 et en dépression par rapport à l'environnement de la pale 1. La réalisation représentée des canaux 13 comprend un coude entre les deux portées. Une forme rectiligne ou pourvue de peu de changement de direction est préférée quand elle est possible. Les canaux 12 restent favorablement distincts les uns des autres dans toute la pale 1, jusqu'à la cavité 19, afin de diminuer les risques de mise en surpression et de recirculation. Un écartement suffisant des canaux 12 permet de les creuser plus facilement dans la pale 1 et peut être obtenu plus facilement, du moins aux portions distales 13, si elles et les groupes 10 d'orifices 4 sont inclinés plus fortement de la direction radiale. La division du dispositif d'aspiration et le petit nombre d'orifices 4 desservis par chaque canal 12 qui en est le corollaire explique que le gaz entrant dans les orifices 4 d'un même groupe 10 soit à une pression sensiblement uniforme et que les risques de surpression dans les canaux et de recirculation des gaz par soufflage soient éliminés. La figure 2 illustre que la portion distale 13 des canaux 12 présente avantageusement, à partir d'une extrémité 16, une première partie 17 dont la section droite s'évase, puis une deuxième partie 18 dont la section droite se contracte progressivement au contraire vers la portion proximale 14. La première partie 17 est placée à l'endroit des orifices 4 desservis par le canal 12, et la deuxième partie 18 est placée après cet endroit, et ne communique pas à l'extérieur de la pale 1. Cette disposition facilite l'entrée d'air par chacun des orifices 4 et s'oppose ainsi à la recirculation dans le canal 12 grâce à l'augmentation progressive de section qui diminue la pression statique dans la première partie 17, puis permet la formation d'une pression statique plus élevée en aval de l'écoulement, dans la deuxième partie 18 et après elle, grâce à la diminution de section, une fois que l'écoulement régulier a été formé. Enfin, la figure 3 montre que les orifices d'aspiration 4 sont avantageusement inclinés vers le bord d'attaque 6, de l'intérieur vers l'extérieur de la pale 1, afin de faciliter l'aspiration.

Claims

REVENDICATIONS

1) Pale (1) de compresseur comprenant un dispositif d'aspiration, le dispositif d'aspiration comprenant un réseau d'orifices (4) débouchant sur une bande de surface de la pale s'étendant dans une direction essentiellement radiale de la pale, caractérisée en ce que les orifices sont répartis en groupes (10) et en ce que le dispositif d'aspiration comprend encore une pluralité de canaux (12) d'aspiration internes à la pale dont chacun communique à un groupe (10) respectif des orifices (4).

2) La pale de compresseur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les groupes d'orifices sont disposés obliquement par rapport à la direction essentiellement radiale et ont une extension identique (11) dans ladite direction essentiellement radiale.

3) La pale de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la bande s'étend entre 40% (8) et 60% (9) de longueur de corde de la pale (1) mesurée entre un bord d'attaque (6) et un bord de fuite (7).

4) La pale de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les canaux ont une section s'évasant (17) à partir d'une extrémité (16) à l'endroit des groupes (10)d'orifices (4) puis se contractant (18) après les groupes d'orifices.

5) La pale de compresseur selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que les canaux sont dépourvus de jonction dans la pale.

6) La pale de compresseur selon l'une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisée en ce que les orifices sont inclinés vers un bord d'attaque de la pale en sortant de la pale.