FR3063767A1 - Aube directrice de sortie pour turbomachine d'aeronef, a fonction amelioree de refroidissement de lubrifiant - Google Patents

Aube directrice de sortie pour turbomachine d'aeronef, a fonction amelioree de refroidissement de lubrifiant Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une aube directrice pour turbomachine d'aéronef à double flux, dont la partie aérodynamique (32) comporte un passage intérieur (50a) de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une direction principale (52a) d'écoulement du lubrifiant. Selon l'invention, la partie aérodynamique est réalisée d'un seul tenant et comprend également des ailettes de transfert thermique (80a, 80b) agencées dans le passage (50a) en reliant les parois d'intrados et d'extrados (70, 72) et en s'étendant sensiblement parallèlement à la direction (52a), ces ailettes étant réparties en rangées se succédant selon la direction principale (52a) et réalisées de sorte que pour deux rangées d'ailettes (R1, R2) quelconques directement consécutives, la rangée (R1) comprend des ailettes (80a) formant un angle aigu positif A1 avec un plan fictif de référence de l'aube (Pf), tandis que la rangée (R2) comprend des ailettes (80b) formant un angle aigu négatif A2 avec ce plan (Pf).

Description

DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines d'aéronef à double flux, et en particulier à la conception des aubes directrices agencées dans tout ou partie d'un flux d'air d'une soufflante de la turbomachine.
Il s'agit de préférence d'aubes directrices de sortie, également dénommées OGV (de l'anglais « Outlet Guide Vane »), prévues pour redresser le flux d'air en sortie de la soufflante. Alternativement ou simultanément, des aubes directrices pourraient le cas échéant être placées à l'entrée de la soufflante. Les aubes directrices sont classiquement agencées dans la veine secondaire de la turbomachine.
L'invention concerne de préférence un turboréacteur d'aéronef équipé de telles aubes directrices de sortie.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Sur certaines turbomachines à double flux, il est connu d'implanter des aubes directrices de sortie en aval de la soufflante pour redresser le flux qui s'échappe de celle-ci, et aussi éventuellement pour remplir une fonction structurale. Cette dernière fonction vise en effet à permettre le passage des efforts du centre de la turbomachine, vers une virole extérieure située dans le prolongement du carter de soufflante. Dans ce cas de figure, une attache moteur est classiquement agencée sur ou à proximité de cette virole extérieure, pour assurer la fixation entre la turbomachine et un mât d'accrochage de l'aéronef.
Récemment, il a également été proposé d'affecter une fonction additionnelle aux aubes directrices de sortie. Il s'agit d'une fonction d'échangeur thermique entre l'air extérieur traversant la couronne d'aubes directrices de sortie, et du lubrifiant circulant à l'intérieur de ces aubes. Cette fonction d'échangeur thermique est par exemple connue du document US 8 616 834, ou encore du document FR 2 989 110.
Le lubrifiant destiné à être refroidi par les aubes directrices de sortie peut provenir de différentes zones de la turbomachine. Il peut en effet s'agir d'un lubrifiant circulant à travers des enceintes de lubrification des paliers de roulement supportant les arbres moteur et/ou le moyeu de soufflante, ou encore d'un lubrifiant dédié à la lubrification des éléments de transmission mécanique de la boîte d'accessoires (de l'anglais AGB « Accessory Geared Box »). Enfin, il peut aussi servir à la lubrification d'un réducteur d'entraînement de la soufflante, lorsqu'un tel réducteur est prévu sur la turbomachine afin de diminuer la vitesse de rotation de sa soufflante.
Les besoins croissants en lubrifiant nécessitent d'adapter en conséquence la capacité de dissipation de chaleur, associée aux échangeurs destinés au refroidissement du lubrifiant. Le fait d'attribuer un rôle d'échangeur thermique aux aubes directrices de sortie, comme dans les solutions des deux documents cités ci-dessus, permet en particulier de diminuer, voire de supprimer les échangeurs conventionnels du type ACOC (de l'anglais «Air Cooled Oil Cooler»), Ces échangeurs ACOC étant généralement agencés dans la veine secondaire, leur diminution / suppression permet de limiter les perturbations du flux secondaire, et d'augmenter ainsi le rendement global de la turbomachine.
Cependant, les solutions proposées dans l'art antérieur restent perfectibles. En particulier, il existe un besoin d'améliorer les échanges thermiques afin d'accroître encore davantage la capacité de dissipation de chaleur. Il existe également un besoin de renforcement de la tenue mécanique et de l'étanchéité, vis-à-vis des fortes pressions générées par la circulation du lubrifiant au sein de ces aubes. Ce besoin de renforcement de la tenue mécanique est d'ailleurs encore plus important dans le cas particulier d'une aube directrice à fonction structurale. Enfin, il existe un besoin d'aboutir à une conception facilitant la fabrication d'une telle aube à échangeur intégré.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Pour répondre au moins partiellement à ces besoins, l'invention a tout d'abord pour objet une aube directrice destinée à être agencée dans tout ou partie d'un flux d'air d'une soufflante de turbomachine d'aéronef à double flux, l'aube directrice comprenant un pied, une tête, ainsi qu'une partie aérodynamique de redressement de flux agencée entre le pied et la tête de l'aube, ladite partie aérodynamique de l'aube comportant un premier passage intérieur de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une première direction principale d'écoulement du lubrifiant allant du pied vers le tête l'aube, ledit premier passage intérieur étant en partie délimité par une paroi d'intrados et par une paroi d'extrados de l'aube.
Selon l'invention, la partie aérodynamique de l'aube est réalisée d'un seul tenant et comprend également des ailettes de transfert thermique agencées dans le premier passage en reliant les parois d'intrados et d'extrados et en s'étendant sensiblement parallèlement à la première direction, lesdites ailettes étant réparties en rangées d'ailettes se succédant selon la première direction principale et réalisées de sorte que pour une première et une seconde rangée d'ailettes quelconques directement consécutives, la première rangée comprend au moins plusieurs ailettes formant un angle aigu positif Al avec un plan fictif de référence de l'aube parallèle à la première direction, tandis que la seconde rangée comprend au moins plusieurs ailettes formant un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence.
Grâce à la fabrication d'un seul tenant, l'invention permet de s'affranchir des problèmes d'étanchéité et de tenue mécanique rencontrés dans les réalisations connues de l'art antérieur, en particulier dans la solution décrite dans le document US 8 616 834. De plus, les inclinaisons inversées des ailettes qui raccordent les parois d'intrados et d'extrados procurent une tenue mécanique améliorée, en se comportant à la manière d'un treillis.
Le fait de réaliser les ailettes d'une seule pièce avec les parois d'intrados et d'extrados favorise également une meilleure conduction thermique en direction de ces parois. A cet égard, il est ajouté que les diverses inclinaisons des ailettes ainsi que leur disposition en rangées procurent des performances thermiques élevées, tout en limitant les pertes de charges subies par le lubrifiant traversant le premier passage intérieur équipé des ailettes.
Enfin, il est noté que grâce à l'inclinaison des ailettes selon les angles Al et A2, celles-ci peuvent être réalisées facilement par fabrication additive, notamment en orientant l'aube à fabriquer de sorte que son plan fictif de référence soit parallèle à la surface de support de l'aube au cours de cette fabrication.
L'invention présente par ailleurs au moins l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Toutes les ailettes de l'aube forment chacune un angle aigu positif Al ou un angle aigu négatif A2 avec le plan fictif de référence, ces angles Al, A2 étant compris entre 30 et 60°.
Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, pour une première et une seconde rangée d'ailettes quelconques directement consécutives, toutes les ailettes de la première rangée forment chacune un angle aigu positif Al avec le plan fictif de référence, tandis que toutes les ailettes de la seconde rangée forment chacune un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence. A titre informatif, il est noté que dans cette description, le sens positif correspond ici au sens horaire à partir du plan fictif de référence, tandis que le sens négatif correspond au sens antihoraire. Cependant, une solution inverse pourrait être retenue, sans sortir du cadre de l'invention.
De préférence, l'angle aigu positif Al est sensiblement identique pour toutes les ailettes de la première rangée, tandis l'angle aigu négatif A2 est sensiblement identique pour toutes les ailettes de la seconde rangée. Néanmoins, la valeur de l'angle pourrait varier au sein de chaque rangée, sans sortir du cadre de l'invention.
En outre, il est préférentiellement fait en sorte que les ailettes de la première rangée soient espacées régulièrement les unes des autres selon une direction transversale de l'aube allant d'un bord d'attaque vers un bord de fuite de sa partie aérodynamique, que les ailettes de la seconde rangée soient espacées régulièrement les unes des autres selon la direction transversale, et qu'en vue selon la première direction, les ailettes de la première rangée soient agencées entre les ailettes de la seconde rangée, de préférence pour former conjointement une ligne brisée. Néanmoins, toujours en vue selon cette première direction, des écarts et/ou de croisements entre les ailettes peuvent être adoptés, sans sortir du cadre de l'invention.
Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, pour une première et une seconde rangée d'ailettes quelconques directement consécutives, chacune de ces rangées comporte en alternance, selon une direction transversale de l'aube allant d'un bord d'attaque vers un bord de fuite de sa partie aérodynamique, des ailettes formant chacune un angle aigu positif Al avec le plan fictif de référence et des ailettes formant chacune un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence.
De préférence, en vue selon la première direction, les ailettes de la première rangée forment conjointement une première ligne brisée et les ailettes de la seconde rangées forment conjointement une seconde ligne brisée, la première et la seconde ligne brisée étant décalées l'une de l'autre selon la direction transversale de manière à ce qu'au moins certaines ailettes de la première rangée croisent au moins certaines ailettes de la seconde rangée.
Encore plus préférentiellement, la première et la seconde ligne brisée sont périodiques de même période T, et elles sont décalées l'une de l'autre selon la direction transversale d'une valeur de T/n, n étant un nombre entier positif supérieur à 1, de préférence compris entre deux et quatre.
Quel que soit le mode de réalisation envisagé, le premier passage intérieur comprend de préférence au moins une zone dans laquelle lesdites ailettes de transfert thermique sont prévues dans une densité comprise entre 1 et 5 ailettes/cm2. Cette densité peut être uniforme dans le premier passage, ou bien variable. Cette faculté de faire varier la densité d'ailettes permet en particulier d'adapter localement les échanges thermiques entre le lubrifiant et le flux secondaire.
L'aube pourrait ne comprendre qu'un unique premier passage, assurant la circulation du lubrifiant radialement vers l'extérieur. Dans ce cas de figure, la couronne d'aubes directrices comprendrait alors au moins une autre aube de conception analogue, avec un passage intérieur assurant la circulation du lubrifiant radialement vers l'intérieur.
Cependant, la partie aérodynamique de l'aube comporte de préférence également un second passage intérieur de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une seconde direction principale d'écoulement du lubrifiant allant de la tête vers le pied de l'aube. Ce second passage intérieur est alors préférentiellement équipé d'ailettes agencées selon un principe identique ou similaire à celui observé dans le premier passage intérieur.
Selon une possibilité, les premier et second passages intérieurs s'étendent chacun séparément à travers l'intégralité de la partie aérodynamique de l'aube.
Selon une autre possibilité, les premier et second passages intérieurs sont reliés fluidiquement l'un à l'autre à proximité de la tête de l'aube, et la densité moyenne d'ailettes au sein du premier passage intérieur est alors préférentiellement inférieure à la densité d'ailettes au sein du second passage intérieur. En effet, puisque le lubrifiant est plus froid dans le sens du retour adopté au sein du second passage intérieur, il est ainsi possible d'accroître la puissance thermique échangée en augmentant la densité moyenne d'ailette dans ce second passage.
De préférence, l'aube directrice présente une fonction structurale, en ce sens qu'elle permet le passage des efforts du centre de la turbomachine, vers une virole extérieure située dans le prolongement du carter de soufflante.
De préférence, la partie aérodynamique réalisée d'un seul tenant comprend également des ailettes de transfert thermique agencées dans un second passage intérieur de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une seconde direction principale d'écoulement du lubrifiant allant de la tête vers le pied l'aube, ledit second passage intérieur étant relié fluidiquement au premier passage intérieur par un coude exempt d'ailettes de transfert thermique. Ainsi, l'agencement des ailettes dans le second passage intérieur est identique ou similaire à celui dans le premier passage intérieur.
L'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef, de préférence un turboréacteur, comprenant une pluralité d'aubes directrices telles que celles décrites ci-dessus, agencées en aval ou en amont d'une soufflante de la turbomachine.
Enfin, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une telle aube directrice, ladite partie aérodynamique de l'aube étant réalisée d'un seul tenant par fabrication additive, avec le plan fictif de référence de l'aube agencé parallèlement à une surface de support de l'aube au cours de sa fabrication.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
- la figure 1 représente une vue schématique de côté d'un turboréacteur selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue agrandie, plus détaillée, d'une aube directrice de sortie du turboréacteur montré sur la figure précédente, selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention ;
- la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de l'aube directrice de sortie montrée sur la figure précédente ;
- la figure 4 correspond à une vue en coupe prise le long de la ligne IV-IV de la figure 3 ;
- la figure 4b est une vue de derrière de l'aube montrée sur les figures 2 à 4a, représentant l'aube dans sa position telle qu'adoptée au cours de sa réalisation par fabrication additive ;
- la figure 5 représente le fonctionnement de l'échangeur thermique constitué par l'aube directrice de sortie montrée sur les figures précédentes ;
- la figure 6 est une vue partielle analogue à celle de la figure 4b, avec l'aube directrice de sortie se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de l'invention ; et
- la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 6, selon une alternative de réalisation.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence à la figure 1, il est représenté un turboréacteur 1 à double flux et à double corps, présentant un taux de dilution élevé. Le turboréacteur 1 comporte de façon classique un générateur de gaz 2 de part et d'autre duquel sont agencés un compresseur basse pression 4 et une turbine basse pression 12, ce générateur de gaz 2 comprenant un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 8 et une turbine haute pression 10. Par la suite, les termes « avant » et « arrière » sont considérés selon une direction 14 opposée à la direction d'écoulement principale des gaz au sein du turboréacteur, cette direction 14 étant parallèle à l'axe longitudinal 3 de celle-ci. En revanche, les termes « amont » et « aval » sont considérés selon la direction d'écoulement principale des gaz au sein du turboréacteur.
Le compresseur basse pression 4 et la turbine basse pression 12 forment un corps basse pression, et sont reliés l'un à l'autre par un arbre basse pression 11 centré sur l'axe 3. De même, le compresseur haute pression 6 et la turbine haute pression 10 forment un corps haute pression, et sont reliés l'un à l'autre par un arbre haute pression 13 centré sur l'axe 3 et agencé autour de l'arbre basse pression 11. Les arbres sont supportés par des paliers de roulement 19, qui sont lubrifiés en étant agencés dans des enceintes d'huile. Il en est de même pour le moyeu de soufflante 17, également supporté par des paliers de roulement 19.
Le turboréacteur 1 comporte par ailleurs, à l'avant du générateur de gaz 2 et du compresseur basse pression 4, une soufflante 15 unique qui est ici agencée directement à l'arrière d'un cône d'entrée d'air du moteur. La soufflante 15 est rotative selon l'axe 3, et entourée d'un carter de soufflante 9. Sur la figure 1, elle n'est pas entraînée directement par l'arbre basse pression 11, mais seulement entraînée indirectement par cet arbre via un réducteur 20, ce qui lui permet de tourner avec une vitesse plus lente. Néanmoins, une solution à entraînement direct de la soufflante 15, par l'arbre basse pression 11, entre dans le cadre de l'invention.
En outre, le turboréacteur 1 définit une veine primaire 16 destinée à être traversée par un flux primaire, ainsi qu'une veine secondaire 18 destinée à être traversée par un flux secondaire situé radialement vers l'extérieur par rapport au flux primaire, le flux de la soufflante étant donc divisé. Comme cela est connu de l'homme du métier, la veine secondaire 18 est délimitée radialement vers l'extérieur en partie par une virole extérieure 23, préférentiellement métallique, prolongeant vers l'arrière le carter de soufflante 9.
Bien que cela n'ait pas été représenté, le turboréacteur 1 est équipé d'un ensemble d'équipements, par exemple du type pompe à carburant, pompe hydraulique, alternateur, démarreur, actionneur stator à calage variable (VSV), actionneur de vanne de décharge, ou encore générateur électrique de puissance. Il s'agit notamment d'un équipement pour la lubrification du réducteur 20. Ces équipements sont entraînés par une boîte d'accessoires ou AGB (non représentée), qui est également lubrifiée.
En aval de la soufflante 15, dans la veine secondaire 18, il est prévu une couronne d'aubes directrices qui sont ici des aubes directrices de sortie 24 (ou OGV, de l'anglais « Outlet Guide Vane »). Ces aubes statoriques 24 relient la virole extérieure 23 à un carter 26 entourant le compresseur basse pression 4. Elles sont espacées circonférentiellement les unes des autres, et permettent de redresser le flux secondaire après son passage à travers la soufflante 15. De plus, ces aubes 24 peuvent également remplir une fonction structurale, comme c'est le cas dans des exemples de réalisation qui sont présentement décrits. Elles assurent le transfert des efforts provenant du réducteur et des paliers de roulement 19 des arbres moteur et du moyeu de soufflante, vers la virole extérieure 23. Ensuite, ces efforts peuvent transiter par une attache moteur 30 fixée sur la virole 23 et reliant le turboréacteur à un mât d'accrochage (non représenté) de l'aéronef.
Enfin, les aubes directrices de sortie 24 assurent, dans les exemples de réalisation qui sont présentement décrits, une troisième fonction d'échangeur thermique entre le flux d'air secondaire traversant la couronne d'aubes, et du lubrifiant circulant à l'intérieur de ces aubes 24. Le lubrifiant destiné à être refroidi par les aubes directrices de sorties 24 est celui servant à la lubrification des paliers de roulement 19, et/ou des équipements du turboréacteur, et/ou du boîtier d'accessoires, et/ou du réducteur 20. Ces aubes 24 font ainsi partie du/des circuits fluidiques dans lesquels le lubrifiant est mis en circulation pour successivement lubrifier le/les éléments associés, puis pour être refroidi.
En référence à présent aux figures 2 à 5, il va être décrit l'une des aubes directrices de sortie 24, selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention. A cet égard, il est noté que l'invention telle qu'elle va être décrite en référence aux figures 2 à 5 peut s'appliquer à toutes les aubes 24 de la couronne statorique centrée sur l'axe 3, ou bien seulement à certaines de ces aubes.
L'aube 24 peut être d'orientation strictement radiale comme sur la figure 1, ou bien être légèrement inclinée axialement comme cela est montré sur la figure
2. Dans tous les cas, elle est préférentiellement droite en vue de côté telle que montrée sur la figure 2, en s'étendant selon une direction d'envergure 25.
L'aube directrice de sortie 24 comporte une partie aérodynamique 32 qui correspond à sa partie centrale, c'est-à-dire celle exposée au flux secondaire. De part et d'autre de cette partie aérodynamique 32 servant à redresser le flux sortant de la soufflante, l'aube 24 comporte respectivement un pied 34 et une tête 36.
Le pied 34 sert à la fixation de l'aube 24 sur le carter du compresseur basse pression, tandis que la tête sert à la fixation de cette même aube sur la virole extérieure prolongeant le carter de soufflante. De plus, l'aube 24 comprend au niveau de son pied et de sa tête, des plateformes 40 servant à reconstituer la veine secondaire entre les aubes 24, dans la direction circonférentielle.
L'une des particularités de l'invention réside dans la fabrication d'un seul tenant de la partie aérodynamique 32 de l'aube, de préférence par fabrication additive dite impression 3D ou fabrication directe. La fabrication additive de la partie aérodynamique 32 est par exemple réalisée par l'une quelconque des techniques suivantes :
- fusion sélective par laser (de l'anglais « Sélective Laser Melting » ou « SLM ») ou par faisceau d'électrons (de l'anglais « Electron Beam Melting » ou « EBM ») ;
- frittage sélectif par laser (de l'anglais « Sélective Laser Sintering » ou « SLS ») ou par faisceau d'électrons ;
- tout autre type de technique de solidification de poudre sous l'action d'une source d'énergie de moyenne à forte puissance, le principe étant de faire fondre ou fritter un lit de poudre métallique par faisceau laser ou faisceau d'électrons.
La poudre utilisée est à base d'aluminium, ou à base d'un autre matériau métallique.
De plus, la fabrication de la pièce unique peut comprendre le pied 34, et/ou la tête 36, et/ou les plateformes 40, sans sortir du cadre de l'invention.
Dans ce premier mode de réalisation préféré de l'invention, la partie aérodynamique 32 est équipée de deux passages intérieurs 50a, 50b sensiblement parallèles l'un à l'autre, et parallèles à la direction d'envergure 25. Plus précisément, il s'agit d'un premier passage intérieur 50a de refroidissement de lubrifiant, qui s'étend selon une première direction principale 52a d'écoulement du lubrifiant. Cette direction 52a est sensiblement parallèle à la direction d'envergure 25, et présente un sens allant du pied 34 vers la tête 36. De manière analogue, il est prévu un second passage intérieur 50b de refroidissement de lubrifiant, qui s'étend selon une seconde direction principale 52b d'écoulement du lubrifiant au sein de ce passage. Cette direction 52b est aussi sensiblement parallèle à la direction d'envergure 25, et présente un sens inverse allant de la tête 36 au pied 34. Le premier passage 50a est donc prévu pour être traversé radialement vers l'extérieur par le lubrifiant, tandis que le second passage 50b est prévu pour être traversé radialement vers l'intérieur. Pour assurer le passage de l'un à l'autre, à proximité de la tête 36, les extrémités radiales externes des deux passages 50a, 50b sont reliées fluidiquement par un coude 54 à 180°, correspondant à un creux pratiqué dans la partie aérodynamique 32. Alternativement, les passages 50a, 50b ne se raccordent pas au sein de la partie aérodynamique 32 de l'aube 24, mais s'étendent chacun séparément sur toute la longueur de la partie aérodynamique 32. Pour se raccorder fluidiquement l'un à l'autre en dehors de l'aube 24, il est par exemple prévu un coude de raccordement agencé radialement vers l'extérieur par rapport à la tête d'aube 36, par exemple en appui sur cette tête.
Les extrémités radiales internes des deux passages 50a, 50b sont quant à elles reliées au circuit de lubrifiant 56, schématisé par l'élément 56 sur la figure 2. Ce circuit 56 comprend notamment une pompe (non représentée), permettant d'appliquer au lubrifiant le sens de circulation désiré au sein des passages 50a, 50b, à savoir l'introduction du lubrifiant par l'extrémité radiale interne du premier passage 50a, et l'extraction du lubrifiant par l'extrémité radiale interne du second passage 50b. Des raccords 66 assurent la communication fluidique entre les extrémités radiales internes des passages 50a, 50b et le circuit 56, ces raccords 66 traversant le pied 34.
Les deux passages 50a, 50b ainsi que le coude 54 présentent ensemble une forme générale de U, avec le premier passage 50a et le second passage 50b décalés l'un de l'autre selon une direction transversale 60 de l'aube sensiblement orthogonale à la direction d'envergure 25. Dans ce premier mode de réalisation préféré ainsi que dans tous les autres modes, pour optimiser au mieux les échanges thermiques, le premier passage 50a se situe du côté d'un bord de fuite 62 de l'aube 24, tandis que le second passage 50b se situe du côté d'un bord d'attaque 64. Cependant, une situation inverse peut être retenue, sans sortir du cadre de l'invention.
La partie aérodynamique 32 de l'aube directrice de sortie 24 comporte une paroi d'intrados 70, une paroi d'extrados 72, une zone pleine 74 raccordant les deux parois 70, 72 à proximité du bord de fuite 62, une zone pleine 76 raccordant les deux parois 70, 72 à proximité du bord d'attaque 64, ainsi qu'une zone pleine centrale 78. Cette dernière zone 78 raccorde les deux parois 70, 72 au niveau d'une portion sensiblement centrale de celles-ci, selon la direction de la corde de l'aube. Elle sert également de renfort structural et s'étend du pied 34 jusqu'au coude 54, tandis que les zones pleines 74, 76 s'étendent sur sensiblement toute la longueur de la partie 32, selon la direction d'envergure 25. Le premier passage 50a est formé entre les parois 70, 72 et entre les zones pleines 74, 78, tandis que le second passage 50b est formé entre les parois 70, 72 et entre les zones pleines 76, 78. Les parois d'intrados et d'extrados 70, 72 présentent, au regard des passages 50a, 50b qu'elles délimitent, des épaisseurs sensiblement constantes. En revanche, les passages 50a, 50b s'étendent transversalement selon la direction 60 en présentant une épaisseur variable entre les deux parois 70, 72, comme cela est visible sur la figure 4a. L'épaisseur maximale de ces passages peut être de l'ordre de 1 à 2 mm. Alternativement, les passages 50a, 50b pourraient avoir une épaisseur constante, mais dans ce cas les deux parois 70, 72 adopteraient alors une épaisseur variable pour obtenir le profil aérodynamique de l'aube.
Les deux passages intérieurs 50a, 50b de refroidissement de lubrifiant présentent la particularité d'intégrer des ailettes de transfert thermique. Dans ce premier mode de réalisation préféré de l'invention, la disposition et la forme des ailettes 80a, 80b sont sensiblement identiques ou analogues dans les deux passages 50a, 50b. Elles sont également prévues dans des mêmes densités, bien que cela puisse en être autrement, sans sortir du cadre de l'invention. Par conséquent, seules les ailettes 80a, 80b du premier passage intérieur 50a vont à présent être décrites, mais il est à comprendre que cette description est également applicable par analogie aux ailettes du second passage intérieur 50b. Par ailleurs, il est noté que le coude 54 défini un espace intérieur qui est préférentiellement exempt d'ailettes.
Les ailettes 80a, 80b dans le premier passage 50a sont sensiblement parallèles à la direction 52a. La hauteur d'ailette selon cette même direction est de l'ordre de 1 mm, voire inférieure, tandis que leur épaisseur prend une valeur préférentiellement constante comprise de préférence entre 0,5 et 1,5 mm. Dans au moins une zone du passage 50a, et de préférence dans l'intégralité de ce dernier, les ailettes 80a, 80b sont prévues dans une densité par exemple d'environ 3 ailettes/cm2. Plus généralement, la densité est comprise par exemple entre environ 1 et 5 ailettes/cm2 en moyenne.
Les ailettes sont réparties en rangées d'ailettes Rl, R2 qui se succèdent selon la première direction 52a, chaque rangée étant sensiblement droite et parallèle à la direction transversale 60. Dans le passage 50a, ce sont ainsi plusieurs dizaines de rangées d'ailettes qui se succèdent selon la première direction 52a. En outre, au sein de chaque rangée, les ailettes 80a, 80b sont régulièrement espacées les unes des autres selon la direction 60.
Dans ce premier mode de réalisation préféré de l'invention, pour deux rangées Rl, R2 directement consécutives selon la première direction 52a, il est prévu qu'au sein de la première rangée Rl, toutes les ailettes 80a soient inclinées d'un même angle aigu positif Al par rapport à un plan fictif Pf, représenté sur la figure 4b. Ce plan Pf est ici tel que le bord d'attaque 64 est inscrit dans ce plan. De plus, au niveau de l'extrémité intérieure de la partie aérodynamique 32, la ligne de corde 33 forme un angle aigu positif A4 de quelques degrés avec la normale 35 au plan fictif Pf. L'angle A4 est par exemple compris entre 5 et 15°. L'angle Al associé aux ailettes parallèles 80a est quant à lui de l'ordre de 30 à 60°, et plus préférentiellement de l'ordre de 45°.
De manière analogue, il est prévu qu'au sein de la seconde rangée R2, toutes les ailettes 80b soient parallèles et inclinées d'un angle aigu négatif A2 par rapport au plan fictif Pf, cet angle A2 présentant de préférence une valeur absolue identique à celle de l'angle Al.
Comme cela est visible sur les figures 4a et 4b dont les vues sont prises selon la première direction 52a, les premières ailettes 80a paraissent à la vue agencées entre les secondes ailettes, et inversement. La longueur des ailettes étant préférentiellement identique ou similaire au sein des deux rangées. Ces ailettes forment alors conjointement, en vue selon la première direction 52a, une ligne brisée dont les différents segments successifs se trouvent dans des plans décalés dans la direction 52a, ces segments étant inclinés d'un angle A3 les uns par rapport aux autres. Ici, les angles A3 sont de l'ordre de 90°. Néanmoins, il est insisté sur le fait que cette ligne n'est que fictive, étant donné que les ailettes 80a et les ailettes 80b s'inscrivent dans deux rangées distinctes décalées l'une de l'autre selon la direction 52a. En d'autres termes, en vue selon la direction 52a, les ailettes 80a, 80b présentent des points de raccordement confondus, au niveau desquels il peut d'ailleurs être prévu des rayons de raccordement (non représentés) servant à rigidifier les ailettes en cours de la fabrication, en plus de limiter les concentrations de contraintes sur la pièce une fois en utilisation.
Durant le fonctionnement schématisé sur la figure 5, le lubrifiant 82 circulant à travers le circuit 56 est introduit dans le premier passage intérieur 50a, dans la première direction 52a allant radialement vers l'extérieur. A ce stade, le lubrifiant 82 présente une température élevée. Un échange thermique s'effectue alors entre ce lubrifiant 82 épousant les ailettes (non représentées sur la figure 5) du premier passage 50a, et le flux secondaire 81 épousant la surface extérieure des parois d'intrados et d'extrados 70, 72 portant ces ailettes. Le lubrifiant 82, après avoir été redirigé par le coude 54 dans le second passage 50b, subit dans ce dernier un refroidissement analogue, toujours par échange thermique avec le flux d'air secondaire 81 et en circulant selon la seconde direction principale d'écoulement 52b. Ensuite, le lubrifiant refroidi 82 est extrait de l'aube 24, et redirigé par le circuit fermé 56 vers des éléments à lubrifier et/ou vers un réservoir de lubrifiant à partir duquel du lubrifiant refroidi est pompé pour lubrifier des éléments.
Comme évoqué précédemment, la partie aérodynamique 32 de l'aube est réalisée d'un seul tenant, par fabrication additive. L'orientation préférée de l'aube au cours de sa fabrication est représentée sur la figure 4b. Elle est telle que le plan fictif de référence Pf soit agencé parallèlement à une surface de support de l'aube prévue sur un bâti de fabrication (non représenté). Plus préférentiellement et comme représenté sur la figure 4b, cette surface de support est confondue avec le plan Pf, dans lequel le bord d'attaque 64 est inscrit. Par conséquent, la fabrication s'effectue par superposition de couches dans une direction d'empilement sensiblement orthogonale au bord d'attaque. Au cours de ce cette fabrication, les ailettes 80a, 80b peuvent ainsi être construites selon les angles Al et A2 qui garantissent une fabrication aisée tout en limitant la longueur selon laquelle elles s'étendent entre les parois intrados et extrados 70, 72.
Selon un second mode de réalisation montré sur la figure 6, chaque rangée RI, R2 comporte en alternance, selon la direction transversale 60, des ailettes 80a formant chacune un angle aigu positif Al avec le plan fictif de référence Pf, et des ailettes 80b formant chacune un angle aigu négatif A2 avec ce même plan. Aussi, au lieu d'incorporer des ailettes présentant toutes le même sens d'inclinaison, chaque rangée RI, R2 comprend des ailettes agencées en alternance avec des sens d'inclinaison inversés, afin de former des lignes brisées s'inscrivant chacune dans un plan. De préférence, pour deux rangées quelconques directement consécutives RI, R2, les première et seconde lignes brisées Ll, L2 formées respectivement par ces rangées sont décalées l'une de l'autre selon la direction 60, et présentent une même période T. Ainsi, en vue selon la direction 52a, les ailettes 80a de la première rangée RI croisent les ailettes 80b de la seconde rangée R2, et inversement.
Dans le second mode de réalisation montré sur la figure 6, le décalage entre les deux lignes Ll, L2 selon la direction 60, présente une valeur T/2. Les ailettes des deux rangées consécutives sont ainsi en opposition de phases, et se croisent sensiblement en leur milieu.
Selon l'alternative représentée sur la figure 7, le décalage entre deux rangées directement consécutives présente une valeur de T/3. En vue selon la direction 52a, il est ainsi possible d'apercevoir trois lignes brisées Ll, L2, L3, formées respectivement par trois rangées directement consécutives RI, R2, RI.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, les caractéristiques techniques spécifiques à chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus sont combinables entre elles, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, il est noté que dans le cas non illustré des aubes directrices d'entrée pour redresser le flux d'air en amont de la soufflante, ces aubes sont agencées dans tout le flux d'air de la soufflante autour d'un cône d'entrée d'air non rotatif, les pieds des aubes étant alors reliés à ce cône fixe d'entrée d'air.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Aube directrice (24) destinée à être agencée dans tout ou partie d'un flux d'air d'une soufflante (15) de turbomachine d'aéronef à double flux, l'aube directrice comprenant un pied (34), une tête (36), ainsi qu'une partie aérodynamique (32) de redressement de flux agencée entre le pied et la tête de l'aube, ladite partie aérodynamique de l'aube comportant un premier passage intérieur (50a) de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une première direction principale (52a) d'écoulement du lubrifiant allant du pied (34) vers le tête (36) l'aube, ledit premier passage intérieur (50a) étant en partie délimité par une paroi d'intrados (70) et par une paroi d'extrados (72) de l'aube, caractérisée en ce que la partie aérodynamique (32) de l'aube est réalisée d'un seul tenant et comprend également des ailettes de transfert thermique (80a, 80b) agencées dans le premier passage (50a) en reliant les parois d'intrados et d'extrados (70, 72) et en s'étendant sensiblement parallèlement à la première direction (52a), lesdites ailettes étant réparties en rangées d'ailettes se succédant selon la première direction principale (52a) et réalisées de sorte que pour une première (RI) et une seconde rangée d'ailettes (R2) quelconques directement consécutives, la première rangée (RI) comprend au moins plusieurs ailettes (80a) formant un angle aigu positif Al avec un plan fictif de référence de l'aube (Pf) parallèle à la première direction (52a), tandis que la seconde rangée (R2) comprend au moins plusieurs ailettes (80b) formant un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence (Pf).
  2. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que toutes les ailettes (80a, 80b) de l'aube forment chacune un angle aigu positif Al ou un angle aigu négatif A2 avec le plan fictif de référence, ces angles Al, A2 étant compris entre 30 et 60°.
  3. 3. Aube selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que pour une première (RI) et une seconde rangée (R2) d'ailettes quelconques directement consécutives, toutes les ailettes (80a) de la première rangée (RI) forment chacune un angle aigu positif Al avec le plan fictif de référence (Pf), tandis que toutes les ailettes (80b) de la seconde rangée (R2) forment chacune un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence (Pf).
  4. 4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'angle aigu positif Al est sensiblement identique pour toutes les ailettes (80a) de la première rangée (Rl), tandis l'angle aigu négatif A2 est sensiblement identique pour toutes les ailettes (80b) de la seconde rangée (R2).
  5. 5. Aube selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que les ailettes (80a) de la première rangée (Rl) sont espacées régulièrement les unes des autres selon une direction transversale (60) de l'aube allant d'un bord d'attaque (64) vers un bord de fuite (62) de sa partie aérodynamique (32), en ce que les ailettes (80b) de la seconde rangée (R2) sont espacées régulièrement les unes des autres selon la direction transversale (60), et en ce qu'en vue selon la première direction (52a), les ailettes (80a) de la première rangée (Rl) sont agencées entre les ailettes (80b) de la seconde rangée (R2), de préférence pour former conjointement une ligne brisée.
  6. 6. Aube selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que pour une première (Rl) et une seconde rangée d'ailettes (R2) quelconques directement consécutives, chacune de ces rangées comporte en alternance, selon une direction transversale (60) de l'aube allant d'un bord d'attaque (64) vers un bord de fuite (62) de sa partie aérodynamique (32), des ailettes (80a) formant chacune un angle aigu positif Al avec le plan fictif de référence (Pf) et des ailettes (80b) formant chacune un angle aigu négatif A2 avec ledit plan fictif de référence (Pf).
  7. 7. Aube selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'en vue selon la première direction (52a), les ailettes (80a, 80b) de la première rangée (Rl) forment conjointement une première ligne brisée (Ll) et les ailettes (80a, 80b) de la seconde rangées (R2) forment conjointement une seconde ligne brisée (L2), la première et la seconde ligne brisée (Ll, L2) étant décalées l'une de l'autre selon la direction transversale (60) de manière à ce qu'au moins certaines ailettes (80a, 80b) de la première rangée (RI) croisent au moins certaines ailettes (80a, 80b) de la seconde rangée (R2).
  8. 8. Aube selon la revendication 6, caractérisée en ce que la première (Ll) et la seconde ligne brisée (L2) sont périodiques de même période T, et en ce qu'elles sont décalées l'une de l'autre selon la direction transversale (60) d'une valeur de T/n, n étant un nombre entier positif supérieur à 1, de préférence compris entre deux et quatre.
  9. 9. Aube directrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie aérodynamique (32) réalisée d'un seul tenant comprend également des ailettes de transfert thermique (80a, 80b) agencées dans un second passage intérieur (50b) de refroidissement de lubrifiant s'étendant selon une seconde direction principale (52b) d'écoulement du lubrifiant allant de la tête (36) vers le pied (34) l'aube, ledit second passage intérieur (50b) étant relié fluidiquement au premier passage intérieur (50a) par un coude (54) exempt d'ailettes de transfert thermique.
  10. 10. Turbomachine (1) d'aéronef, de préférence un turboréacteur, comprenant une pluralité d'aubes directrices (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, agencées en aval ou en amont d'une soufflante (15) de la turbomachine.
  11. 11. Procédé de fabrication d'une aube directrice (24) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite partie aérodynamique (32) de l'aube est réalisée d'un seul tenant par fabrication additive, avec le plan fictif de référence de l'aube (Pf) agencé parallèlement à une surface de support de l'aube au cours de sa fabrication.
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