Turbomachine à distribution angulaire de l'air

Abstract

 Ensemble de turbomachine comportant une section annulaire de compression, un carter formé d'une enveloppe annulaire externe (204) et d'une enveloppe annulaire interne (206) fixée à l'intérieur de l'enveloppe externe à l'aide d'une pluralité de bras radiaux de maintien (208), une section annulaire de combustion logée à l'intérieur du carter, et une section annulaire de turbine. L'air issu de la section de compression présente un mouvement giratoire avec une inclinaison par rapport à un axe longitudinal (X-X) de la turbomachine, et la section de combustion comporte des moyens de distribution angulaire de l'air pour donner aux gaz issus de la section de combustion un mouvement giratoire avec une inclinaison égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression, lesdits moyens de distribution étant formés par les bras de maintien (208) qui présentent chacun une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

Description

Arrière-plan de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte au domaine général de la distribution de l'air traversant une turbomachine aéronautique ou terrestre.

[0002] Une turbomachine est typiquement formée d'un ensemble comportant notamment une section annulaire de compression destinée à comprimer de l'air traversant la turbomachine, une section annulaire de combustion disposée en sortie de la section de compression et dans laquelle l'air issu de la section de compression est mélangé à du carburant pour y être brûlé, et une section annulaire de turbine disposée en sortie de la section de combustion et dont un rotor est entraîné en rotation par des gaz issus de la section de combustion.

[0003] La section de compression se présente sous la forme d'une pluralité d'étages de roues mobiles portant chacune des aubes qui sont disposées dans un canal annulaire traversé par l'air de la turbomachine et dont la section diminue d'amont en aval. La section de combustion se présente également sous la forme d'un canal annulaire dans lequel l'air comprimé est mélangé à du carburant pour y être brûlé. Quant à la section de turbine, elle est formée par une pluralité d'étages de roues mobiles portant chacune des aubes qui sont disposées dans un canal annulaire traversé par les gaz de combustion.

[0004] La circulation de l'air au travers de cet ensemble s'effectue généralement de la manière suivante : l'air comprimé issu du dernier étage de la section de compression possède un mouvement giratoire naturel avec une inclinaison de l'ordre de 35° à 45° par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine, inclinaison qui varie en fonction du régime de la turbomachine (vitesse de rotation). A son entrée dans la section de combustion, cet air comprimé est redressé dans l'axe longitudinal de la turbomachine (c'est-à-dire que l'inclinaison de l'air par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine est ramenée à 0°) par l'intermédiaire d'un redresseur d'air. L'air dans la section de combustion est alors mélangé à du carburant de manière à assurer une combustion satisfaisante et les gaz issus de cette combustion poursuivent un parcours globalement selon l'axe longitudinal de la turbomachine pour parvenir à la section de turbine. Au niveau de cette dernière, les gaz de combustion sont réorientés par un distributeur pour présenter un mouvement giratoire avec une inclinaison supérieure à 70° par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine. Une telle inclinaison est indispensable pour produire l'angle d'attaque nécessaire à la force mécanique d'entraînement en rotation de la roue mobile du premier étage de la section de turbine.

[0005] Une telle distribution angulaire de l'air traversant la turbomachine présente de nombreux inconvénients. En effet, l'air qui sort naturellement du dernier étage de la section de compression avec un angle compris entre 35° et 45° est successivement redressé (angle ramené à 0°) à son entrée dans la section de combustion puis réorienté avec un angle supérieur à 70° à son entrée dans la section de turbine. Ces modifications angulaires successives de la distribution de l'air au travers de la turbomachine nécessitent des efforts aérodynamiques intenses produits par le redresseur de la section de compression et le distributeur de la section de turbine, efforts aérodynamiques qui sont particulièrement préjudiciables pour le rendement global de la turbomachine.

Objet et résumé de l'invention

[0006] La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant une turbomachine dont la distribution en air permet d'obtenir une forte diminution des efforts aérodynamiques successifs.

[0007] A cet effet, il est prévu un ensemble de turbomachine comportant une section annulaire de compression destinée à comprimer de l'air traversant ladite turbomachine, un carter de la turbomachine formé d'une enveloppe annulaire externe centrée sur un axe longitudinal de la turbomachine et d'une enveloppe annulaire interne fixée de façon coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe externe à l'aide d'une pluralité de bras radiaux de maintien, une section annulaire de combustion logée à l'intérieur du carter de turbomachine, disposée en sortie de la section de compression et dans laquelle l'air issu de la section de compression est mélangé à du carburant pour y être brûlé, et une section annulaire de turbine disposée en sortie de la section de combustion et dont un rotor est entraîné en rotation par des gaz issus de la section de combustion, l'air issu de la section de compression présentant un mouvement giratoire avec une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine, caractérisée en ce que la section de combustion comporte des moyens de distribution angulaire de l'air pour donner aux gaz issus de la section de combustion un mouvement giratoire avec une inclinaison sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression, lesdits moyens de distribution étant formés au niveau du carter de la turbomachine par les bras de maintien qui présentent chacun une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0008] L'invention permet de conserver l'inclinaison naturelle de l'air en sortie de la section de compression et de maintenir (voire d'amplifier) ce mouvement giratoire de l'air au travers de la section de combustion jusqu'à l'entrée de la section de turbine. Ainsi, l'effort aérodynamique nécessaire à l'entraînement en rotation du premier étage de la section de turbine est considérablement diminué. Cette forte diminution des efforts aérodynamiques engendre un gain de rendement de la turbomachine. Par ailleurs, le redresseur de la section de compression et le distributeur de la section de turbine peuvent être simplifiés, voire supprimés, ce qui représente un gain de masse et une diminution des coûts de production.

[0009] L'ensemble peut comporter des moyens supplémentaires de distribution angulaire de l'air formés au niveau de l'un ou de plusieurs des éléments constitutifs de la turbomachine suivants : carénage de la section de combustion, systèmes d'injection de carburant de la section de combustion, paroi transversale de la section de combustion, et parois axiales de la section de combustion.

[0010] La présente invention a également pour objet un procédé de distribution angulaire de l'air traversant une turbomachine, l'air étant successivement comprimé par une section de compression, mélangé à du carburant pour être brûlé dans une section de combustion et utilisé pour la mise en rotation d'un rotor d'une section de turbine, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à donner à l'air issu de la section de compression un mouvement giratoire avec une inclinaison par rapport à un axe longitudinal de la turbomachine, et à maintenir ou augmenter cette inclinaison de l'air de sorte que les gaz issus de la section de combustion présente un mouvement giratoire avec une inclinaison sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

Brève description des dessins

[0011] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :

• la figure 1 est une demi vue partielle et en coupe longitudinale d'une turbomachine selon l'invention ;
• la figure 2 est une vue en perspective du carter de la turbomachine de la figure 1 ;
• la figure 3 est une vue en développé des bras de maintien du carter de la figure 2 ;
• la figure 4 est une vue de face du carénage de la section de combustion de la turbomachine de la figure 1 ;
• la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du carter de la figure 4 ;
• la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un système d'injection d'air dans la section de combustion de la turbomachine de la figure 1 ;
• la figure 7 est une vue en coupe longitudinale de la paroi transversale traversée par des systèmes d'injection de la section de combustion de la turbomachine de la figure 1 ;
• la figure 8 est une vue partielle et en perspective de la paroi transversale de la chambre de combustion de la turbomachine de la figure 1;
• la figure 9 est une vue en développé d'une paroi axiale de la chambre de combustion de la turbomachine de la figure 1 ;
• les figures 10A et 10B sont des vues en coupe transversale d'une paroi axiale de la chambre de combustion de la turbomachine de la figure 1 selon des variantes de réalisation ;
• les figures 11A et 11B sont des vues en développé d'une paroi axiale de la chambre de combustion d'une turbomachine de la figure 1 selon des variantes de réalisation de l'invention.

Description détaillée d'un mode de réalisation

[0012] La turbomachine partiellement représentée sur la figure 1 possède un axe longitudinal X-X. Selon cet axe, elle comporte notamment une section annulaire de compression 100, une section annulaire de combustion 200 disposée en sortie de la section de compression 100 selon le sens d'écoulement de l'air traversant la turbomachine, et une section annulaire de turbine 300 disposée en sortie de la section de combustion 200. L'air injecté dans la turbomachine traverse donc successivement la section de compression 100, puis la section de combustion 200 et enfin la section de turbine 300.

[0013] La section de compression 100 se présente sous la forme d'une pluralité d'étages de roues mobiles 102 portant chacune des aubes 104 (seul le dernier étage de la section de compression est représenté sur la figure 1). Les aubes 104 de ces étages sont disposées dans un canal annulaire 106 traversé par l'air de la turbomachine et dont la section diminue d'amont en aval. Ainsi, à mesure que l'air injecté dans la turbomachine traverse la section de compression, il est de plus en plus comprimé.

[0014] La section de combustion 200 se présente également sous la forme d'un canal annulaire dans lequel l'air comprimé issu de la section de compression 100 est mélangé à du carburant pour y être brûlé. A cet effet, la section de combustion comporte une chambre de combustion 202 à l'intérieur de laquelle est brûlé le mélange air/carburant.

[0015] La section de combustion 200 comporte un carter de turbomachine formé d'une enveloppe annulaire externe 204 centrée sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et d'une enveloppe annulaire interne 206 qui est fixée de façon coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe externe à l'aide d'une pluralité de bras 208 disposés radialement par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et régulièrement répartis sur toute la circonférence du carter (figure 2). Un espace annulaire 210 formé entre ces deux enveloppes 204, 206 reçoit de l'air comprimé provenant de la section de compression 100 de la turbomachine au travers d'un conduit annulaire de diffusion 212.

[0016] Les bras 208 du conduit de diffusion 212 ont deux fonctions principales ; l'une est mécanique (solidariser l'enveloppe externe 204 et l'enveloppe interne 206 du carter), et l'autre est de former un redresseur 213 dont le but est de donner une giration choisie à l'air sortant de la section de compression 100.

[0017] Une pluralité de systèmes d'injection de carburant 214 régulièrement répartis autour du conduit de diffusion 212 débouchent dans l'espace annulaire 210. Ces systèmes d'injection sont chacun munis d'une buse d'injection de carburant 216 fixée sur l'enveloppe externe 204 du carter.

[0018] La chambre de combustion 202 est montée à l'intérieur de l'espace annulaire 210 en ménageant avec les enveloppes externe 204 et interne 206 un canal annulaire 218 destiné à recevoir un débit d'air de dilution et de refroidissement (aussi appelé air de contournement de la chambre de combustion).

[0019] La chambre de combustion 202 est de type annulaire ; elle est notamment formée d'une paroi annulaire externe 220 centrée sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et fixée sur l'enveloppe externe 204 du carter et d'une paroi annulaire interne 222 coaxiale à la paroi externe 220 et fixée sur l'enveloppe interne 206 du carter.

[0020] A leur extrémité amont, les parois externe 220 et interne 222 sont reliées par une paroi transversale 224 formant fond de chambre. Ce fond de chambre 224 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures 226 pour le passage des systèmes d'injection de carburant 214.

[0021] La chambre de combustion 202 comporte également un carénage annulaire 228 qui est monté sur le fond de chambre 224 dans le prolongement des parois axiales 220, 222 de la chambre. Ce carénage 228 présente une pluralité d'ouvertures 230 pour le passage des systèmes d'injection de carburant 214.

[0022] L'injection du carburant dans la chambre de combustion 202 est réalisée par les systèmes d'injection de carburant 214. Quant à l'air venant se mélanger au carburant dans la chambre, il provient, d'une part des systèmes d'injection qui sont chacun munis à leur extrémité d'un bol à vrilles d'air 232, et d'autre part de l'air de contournement empruntant des orifices 234 pratiqués sur les parois axiales 220, 222 de la chambre. Au sein de la chambre de combustion, le mélange air/carburant ainsi introduit est brûlé pour former des gaz de combustion.

[0023] La section de turbine 300 de la turbomachine est formée par une pluralité d'étages de roues mobiles 302 portant chacune des aubes 304 (seul le premier étage de la section de turbine est représenté sur la figure 1). Les aubes 304 de ces étages sont disposées dans un canal annulaire 306 traversé par les gaz issus de la section de combustion 200.

[0024] En entrée du premier étage 302 de la section de turbine 300, les gaz issus de la section de combustion doivent présenter une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine qui soit suffisante pour entraîner en rotation les différents étages de la section de turbine.

[0025] A cet effet, un distributeur 308 est monté directement en aval de la chambre de combustion 202 et en amont du premier étage 302 de la section de turbine 300. Ce distributeur 308 se compose d'une pluralité d'aubes radiales fixes 310 dont l'inclinaison par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine permet de donner aux gaz issus de la section de combustion 200 l'inclinaison nécessaire à l'entraînement en rotation des différents étages de la section de turbine.

[0026] Dans les turbomachines classiques, la distribution de l'air traversant successivement la section de compression 100, la section de combustion 200 et la section de turbine 300 s'opère de la façon suivante. L'air comprimé issu du dernier étage 102 de la section de compression 100 possède naturellement un mouvement giratoire avec une inclinaison de l'ordre de 35° à 45° par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine. Par l'intermédiaire du redresseur d'air 213 de la section de combustion 200, cet angle d'inclinaison est ramené à 0°. Enfin, au niveau de l'entrée de la section de turbine 300, les gaz issus de la combustion sont réorientés par le distributeur 308 de cette dernière pour leur donner un mouvement giratoire avec une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal X-X qui est supérieure à 70°.

[0027] Selon l'invention, il est prévu des moyens de distribution angulaire de l'air pour maintenir, voire augmenter, l'inclinaison naturelle de l'air issu de la section de compression 100 de sorte que les gaz issus de la section de combustion 200 présente un mouvement giratoire avec une inclinaison sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0028] Maintenir, voire augmenter l'inclinaison de l'air comprimé depuis la sortie de la section de compression 100 jusqu'à l'entrée dans la section de turbine 300 présente de nombreux avantages.

[0029] Notamment, il n'est plus nécessaire que le distributeur 308 de la section de turbine 300 présente une inclinaison aussi importante (au moins égale à 70° dans les turbomachines classiques) pour produire l'angle d'attaque nécessaire à la force mécanique d'entraînement en rotation de la roue mobile 302 du premier étage de la section de turbine. En fonction de la valeur angulaire obtenue en sortie de la section de combustion par les moyens de distribution angulaire de l'air, l'inclinaison du distributeur 308 compense alors seulement l'écart angulaire nécessaire pour amener les gaz de combustion déjà en mouvement giratoire à l'angle d'attaque complémentaire requis pour la mise en rotation du premier étage 302 de la section de turbine.

[0030] Si les moyens de distribution angulaire de l'air permettent d'obtenir en sortie de la section de combustion une inclinaison égale à l'angle d'attaque nécessaire à la mise en rotation du premier étage 302 de la section de turbine, le distributeur 308 de celle-ci peut même être supprimé, ce qui représente pour la turbomachine un gain important de masse, d'encombrement et de coût de production. De même, en optimisant les moyens de distribution angulaire de l'air, la fonction de redresseur d'air 213 de la section de combustion 200 peut être supprimée pour ne garder que la fonction mécanique des bras 208 avec également comme avantage de diminuer la masse et l'encombrement de la turbomachine et de réduire les coûts de production. Par ailleurs, l'effort aérodynamique nécessaire à l'entraînement en rotation du premier étage 302 de la section de turbine 300 étant considérablement diminué, il est attendu un gain important en terme de rendement de la turbomachine.

[0031] Les moyens de distribution angulaire de l'air selon l'invention peuvent être formés au niveau de l'un ou de plusieurs des éléments constitutifs de la turbomachine qui sont détaillés ci-après. Il est à noter que les modifications apportées à ces éléments constitutifs de la turbomachine peuvent se cumuler les uns aux autres afin d'optimiser la distribution angulaire de l'air de sorte que les gaz présentent en sortie de la section de combustion une inclinaison égale (ou aussi proche que possible) de l'angle d'attaque nécessaire à la mise en rotation du premier étage de la section de turbine.

Modification du carter de la section de combustion

[0032] Cette modification est représentée sur les figures 2 et 3. La figure 2 représente le carter de la turbomachine qui est formé par l'enveloppe externe 204 et l'enveloppe interne 206 et à l'intérieur duquel est monté la chambre de combustion (non représentée).

[0033] Selon l'invention, les bras 208 qui restent nécessaires pour le maintien de l'enveloppe interne 206 à l'intérieur de l'enveloppe externe 204 présentent chacun une inclinaison α par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine. Cette inclinaison α est sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0034] A titre d'exemple, si l'air issu de la section de compression s'écoule selon une direction générale F en ayant un mouvement giratoire avec un angle d'inclinaison de l'ordre de 35° à 45° par rapport à l'axe longitudinal X-X, l'angle d'inclinaison α des bras de maintien 208 sera d'au moins 35°.

[0035] Selon une variante non représentée sur les figures, il est possible d'envisager que les bras de maintien 208 présentent chacun un profil de type aube mobile de turbine à gaz avec une inclinaison générale au moins égale à celle de l'air issu de la section de compression, voire supérieure afin de provoquer un effet de giration supplémentaire.

Modification du carénage de la section de combustion

[0036] Cette modification est représentée sur les figures 4 et 5. Ces figures représentent partiellement le carénage annulaire 228 qui est monté sur le fond de chambre de la chambre de combustion dans le prolongement des parois axiales de cette dernière.

[0037] Comme précédemment décrit, le carénage 228 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures 230 pour le passage des systèmes d'injection de carburant (par soucis de simplification, seul le bol à vrilles d'air 232 du système d'injection de carburant est représenté sur les figures 4 et 5).

[0038] Selon l'invention, les ouvertures 230 du carénage 228 comportent chacune une paroi axiale 236 formant une inclinaison β par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine qui est sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0039] Par exemple, pour un écoulement selon une direction générale F de l'air issu de la section de compression ayant un angle d'inclinaison de l'ordre de 35° à 45°, l'angle d'inclinaison β de la paroi axiale 236 des ouvertures 230 du carénage 228 sera d'au moins 35°.

[0040] Il est à noter que si la modification précédemment décrite est apportée aux bras de maintien du carter en leur donnant un angle d'inclinaison supérieure à celui de l'air issu de la section de compression, l'angle d'inclinaison β de la paroi axiale 236 des ouvertures 230 du carénage 228 sera de préférence égale ou supérieur à cet angle d'inclinaison des bras de maintien.

Modification des systèmes d'iniection de la section de combustion

[0041] Un premier mode de réalisation de cette modification est représentée sur la figure 6 représentant en coupe transversale un bol 232 d'un système d'injection de carburant traversant une ouverture 226 pratiquée dans le fond de chambre 224 de la chambre de combustion.

[0042] Le bol 232 de chaque système d'injection de carburant est muni d'une pluralité de vrilles d'air 238 qui sont disposées radialement par rapport à un axe longitudinal Y-Y du bol parallèle à l'axe longitudinal de la turbomachine (non représenté). Les vrilles d'air 238 permettent de donner un mouvement rotatif à l'air introduit dans la chambre de combustion par le bol des systèmes d'injection de carburant. Elles peuvent être aménagées selon un ou deux étages.

[0043] Selon l'invention, les vrilles d'air 238 du bol 232 de chaque système d'injection de carburant présentent une perméabilité variable à l'air afin d'obtenir une homogénéité d'alimentation en air. Par perméabilité variable, on entend que la section de passage de l'air entre les vrilles varie selon la position angulaire de ces dernières.

[0044] Cette modification est rendue nécessaire par le fait que, comme l'air issu de la section de compression présente un mouvement giratoire, la partie amont des vrilles d'air (par rapport au sens de rotation de l'air alimentant ces vrilles) est plus favorablement alimentée en air que la partie aval.

[0045] De préférence, la perméabilité variable des vrilles d'air 238 de chaque bol 232 est obtenue en faisant varier l'espacement entre les vrilles suivant l'inclinaison de l'air issu de la section de compression.

[0046] Par exemple, pour un écoulement giratoire selon une direction générale F de l'air issu de la section de compression telle que projetée en F' sur la figure 6, l'espacement d1 entre les vrilles d'air adjacentes 238a et 238b est plus important que l'espacement d2 entre les vrilles d'air adjacentes 238b et 238c.

[0047] La figure 7 représente une alternative de réalisation de la modification apportée aux systèmes d'injection de carburant.

[0048] Dans ce mode de réalisation, les systèmes d'injection de carburant 214 (c'est-à-dire l'ensemble comprenant la buse d'injection 216 et le bol 232 à vrilles d'air) présentent chacun une inclinaison y par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine qui est sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0049] Toujours dans l'exemple où l'air issu de la section de compression s'écoule selon une direction générale F avec un angle d'inclinaison de l'ordre de 35° à 45°, l'angle d'inclinaison y des systèmes d'injection de carburant 214 sera au moins égal à 35°. Cet angle d'inclinaison y pourra même être plus important, notamment si la modification des bras de maintien du carter et/ou la modification du carénage de la section de combustion ont été apportées.

Modification du fond de chambre de la section de combustion

[0050] Cette modification est représentée sur les figures 7 et 8 qui représentent notamment le fond de chambre 224 de la chambre de combustion, c'est-à-dire la paroi transversale reliant en amont les parois axiales 220, 222 de cette dernière.

[0051] Selon l'invention, le fond de chambre 224 présente au niveau de chaque système d'injection de carburant 214 une inclinaison δ par rapport à un plan P transversal de la turbomachine (c'est-à-dire par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine).

[0052] Une telle caractéristique consiste à modifier le fond de chambre 224 de sorte que celui-ci présente une forme « d'escalier » avec une marche associée à chaque système d'injection de carburant 214. Cette forme est particulièrement visible sur la figure 8.

[0053] Lorsque les systèmes d'injection de carburant 214 présentent chacun une inclinaison y par rapport à l'axe longitudinal X-X comme proposé précédemment (figure 7), l'inclinaison δ du fond de chambre 224 sera de préférence sensiblement identique à cette inclinaison des systèmes d'injection.

Modification des parois axiales de la section de combustion

[0054] Comme décrit précédemment en liaison avec la figure 1, des orifices 234 sont pratiqués sur les parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion 202 afin d'acheminer de l'air nécessaire à la combustion et à la dilution du mélange air/carburant.

[0055] Les parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion 202 sont par ailleurs munies d'une pluralité de passages supplémentaires pour l'air. L'air empruntant ces passages est destiné à assurer un refroidissement des parois axiales de la chambre de combustion en formant des films d'air à leur surface interne (on parle d'un refroidissement par « multiperforation » des parois de la chambre).

[0056] De tels passages d'air de refroidissement consistent généralement en des orifices percés dans l'épaisseur des parois axiales de la chambre de combustion de façon à former des canaux. Ces orifices peuvent être percés, soit perpendiculairement aux parois axiales, soit de façon inclinée par rapport à celles-ci. Par ailleurs, ces orifices sont répartis sous forme d'un maillage sur les surfaces des parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion.

[0057] La figure 9 représente une modification apportée aux orifices percés dans l'épaisseur des parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion selon un mode de réalisation de l'invention.

[0058] Sur l'exemple de réalisation de cette figure 9, les orifices 240 percés au travers des parois axiales 220, 222 sont répartis sous forme d'un maillage qui s'étend sur une longueur axiale l. A l'intérieur de ce maillage, les orifices 240 sont alignés selon des rangées parallèles. Comme illustré avec les rangées n et n+1, les orifices de deux rangées adjacentes peuvent en outre être disposés en quinconce.

[0059] Selon l'invention, ces rangées d'orifices 240 présentent chacune une inclinaison ε par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine qui est sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression.

[0060] L'angle d'inclinaison ε pourra être plus important que celui de l'air issu de la section de compression, notamment si les modifications précédemment décrites des bras de maintien du carter et/ou de la section de combustion et/ou des systèmes d'injection de carburant ont été apportées.

[0061] Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, le profil des rangées d'orifices pour le passage de l'air de refroidissement peut être courbe, c'est-à-dire que l'inclinaison de ces rangées par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine peut augmenter au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'entrée de la chambre de combustion.

[0062] Par ailleurs, comme illustré sur la figure 10A, les orifices peuvent être percés dans l'épaisseur des parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion et former des canaux 240 perpendiculaires à celles-ci (c'est-à-dire que les canaux 240 sont parallèles à un axe Z-Z perpendiculaire aux parois).

[0063] Alternativement, comme représenté sur la figure 10B, les orifices peuvent se présenter sous la forme de canaux 240' ayant chacun une inclinaison θ1 par rapport à un axe Z-Z perpendiculaire aux parois, l'inclinaison θ1 étant préférentiellement dirigée de sorte que les orifices soient inclinés vers l'aval de la chambre de combustion.

[0064] Les figures 11A et 11B représentent des variantes de réalisation dans lesquelles les canaux 240' percés dans les parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion présentent chacun une telle inclinaison θ1 par rapport à un axe perpendiculaire aux parois.

[0065] Sur l'exemple de réalisation de la figure 11A, les orifices 240' sont répartis sous forme d'un maillage s'étendant sur une longueur axiale l à l'intérieur duquel ils sont alignés selon des rangées parallèles n, chaque rangée d'orifices présentant une inclinaison ε par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine comme décrit précédemment.

[0066] Chaque canal 240' qui présente une inclinaison θ1 est situé dans un plan perpendiculaire aux parois 220, 222 de la chambre de combustion. Ce plan perpendiculaire aux parois dans lequel est situé chaque canal 240' présente en outre lui-même une inclinaison θ2 par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine. Cette inclinaison θ2 est réalisée de façon à coïncider avec l'inclinaison ε des rangées n d'orifices. En d'autres termes, l'axe passant par les trous d'entrée 240'a et de sortie de l'air 240b de chaque canal 240' est dans un plan perpendiculaire aux parois 220, 222 qui est aligné avec l'axe d'alignement des rangées n d'orifices.

[0067] Sur l'exemple de réalisation de la figure 11B, les orifices 240' sont également répartis sous forme d'un maillage s'étendant sur une longueur axiale l à l'intérieur duquel ils sont alignés selon des rangées parallèles n, chaque rangée d'orifices présentant une inclinaison ε par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine comme décrit précédemment.

[0068] Chaque canal 240' qui présente une inclinaison θ1 est également situé dans un plan perpendiculaire aux parois 220, 222 de la chambre de combustion. De plus, ce plan perpendiculaire aux parois dans lequel est situé chaque canal 240' présente lui-même une inclinaison θ2' par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine.

[0069] Contrairement au mode de réalisation de la figure 11A, cette inclinaison θ2' est sensiblement supérieure à l'inclinaison ε des rangées n d'orifices et elle est réalisée de façon à donner à l'air sortant de ces canaux une giration supplémentaire par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine. En d'autres termes, l'axe passant par les trous d'entrée 240'a et de sortie de l'air 240'b de chaque canal 240' est dans un plan perpendiculaire aux parois 220, 222 qui est incliné d'un angle (θ2' - ε) avec l'axe d'alignement des rangées n d'orifices.

[0070] Aussi, l'inclinaison θ2' du plan perpendiculaire aux parois axiales 220, 222 de la chambre de combustion dans lequel se situent les canaux 240' est incluse dans la plage de valeurs situées entre ε et (ε + 90°) par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine.

[0071] Par ailleurs, selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, le profil des rangées de ces canaux 240' pour le passage de l'air de refroidissement peut être courbe, c'est-à-dire que l'inclinaison θ2' du plan perpendiculaire aux parois axiales de la chambre de combustion dans lequel chaque canal de ces rangées est situé peut évoluer au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'entrée de la chambre de combustion.

Revendications

1. Ensemble de turbomachine comportant
une section annulaire de compression (100) destinée à comprimer de l'air traversant ladite turbomachine,
un carter de la turbomachine formé d'une enveloppe annulaire externe (204) centrée sur un axe longitudinal (X-X) de la turbomachine et d'une enveloppe annulaire interne (206) fixée de façon coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe externe à l'aide d'une pluralité de bras radiaux de maintien (208),
une section annulaire de combustion (200) logée à l'intérieur du carter de turbomachine, disposée en sortie de la section de compression (100) et dans laquelle l'air issu de la section de compression est mélangé à du carburant pour y être brûlé, et
une section annulaire de turbine (300) disposée en sortie de la section de combustion (200) et dont un rotor est entraîné en rotation par des gaz issus de la section de combustion, l'air issu de la section de compression (100) présentant un mouvement giratoire avec une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine,
caractérisée en ce que la section de combustion (200) comporte des moyens de distribution angulaire de l'air pour donner aux gaz issus de la section de combustion un mouvement giratoire avec une inclinaison sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression, lesdits moyens de distribution étant formés au niveau du carter de la turbomachine par les bras de maintien (208) qui présentent chacun une inclinaison (α) par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression (100).

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens supplémentaires de distribution angulaire de l'air formés au niveau de l'un ou de plusieurs des éléments constitutifs de la turbomachine suivants : carénage (228) de la section de combustion, systèmes d'injection de carburant (214) de la section de combustion, paroi transversale (224) de la section de combustion, et parois axiales (220, 222) de la section de combustion.

3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel les moyens supplémentaires de distribution angulaire sont formés au niveau du carénage (228) de la section de combustion (200), la section de combustion étant formée d'une paroi annulaire externe (220) centrée sur l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine, d'une paroi annulaire interne (222) coaxiale à la paroi externe, d'une paroi transversale (224) reliant en amont les parois externe (220) et interne (222), d'une pluralité de systèmes d'injection de carburant (214) traversant la paroi transversale (224) et d'un carénage annulaire monté sur ladite paroi transversale, ledit carénage (228) ayant une pluralité d'ouvertures (230) pour le passage des systèmes d'injection de carburant (214), caractérisé en ce que les ouvertures (230) du carénage (228) comportent chacune une paroi axiale (236) formant chacune une inclinaison (β) par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression (100).

4. Ensemble selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel les moyens supplémentaires de distribution angulaire sont formés au niveau des systèmes d'injection de carburant (214) de la section de combustion (200), lesdits systèmes d'injection (214) comportant chacun une buse d'injection de carburant (216) dont une extrémité est montée sur un bol (232) muni de vrilles d'air radiales (238), caractérisé en ce que les vrilles d'air (238) de chaque bol présentent une perméabilité variable à l'air.

5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'espacement entre les vrilles d'air (238) de chaque bol (232) est variable suivant l'inclinaison de l'air issu de la section de compression (100).

6. Ensemble selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel les moyens supplémentaires de distribution angulaire sont formés au niveau des systèmes d'injection de carburant (214) de la section de combustion (200), caractérisé en ce que lesdits systèmes d'injection de carburant (214) présentent chacun une inclinaison (y) par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression (100).

7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les moyens supplémentaires de distribution angulaire sont formés au niveau de la paroi transversale (224) de la section de combustion (200), ladite section de combustion étant formée d'une paroi annulaire externe (220) centrée sur l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine, d'une paroi annulaire interne (222) coaxiale à la paroi externe, d'une paroi transversale (224) reliant en amont les parois interne et externe, et d'une pluralité de systèmes d'injection de carburant (214) traversant la paroi transversale (224), caractérisé en ce que ladite paroi transversale (224) présente au niveau de chaque système d'injection de carburant (214) une inclinaison (δ) par rapport à un plan transversal (P) de la turbomachine.

8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel les moyens supplémentaires de distribution angulaire sont formés au niveau des parois axiales (220, 222) de la section de combustion (200), lesdites parois axiales (220, 222) de la section de combustion étant munies d'une pluralité d'orifices (240, 240') alignés en rangées et formant des canaux pour le passage de l'air, caractérisé en ce que les rangées d'orifices de passage de l'air (240, 240') présentent une inclinaison (ε) par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine qui est sensiblement égale ou supérieure à celle de l'air issu de la section de compression (100).

9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les canaux (240') présentent chacun une inclinaison (θ1) par rapport à un axe (Z-Z) perpendiculaire aux parois axiales (220, 222) de la section de combustion (200).

10. Ensemble selon la revendication 9, dans lequel chaque canal (240') est situé dans un plan perpendiculaire aux parois axiales (220, 222) de la section de combustion (200) présentant une inclinaison (θ2) par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine qui est sensiblement égale à l'inclinaison (ε) des rangées d'orifices.

11. Turbomachine selon la revendication 9, dans lequel chaque canal (240') est situé dans un plan perpendiculaire aux parois axiales (220, 222) de la section de combustion (200) présentant une inclinaison (θ2') par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine qui est sensiblement supérieure à l'inclinaison (ε) des rangées d'orifices.

12. Turbomachine selon la revendication 11, dans lequel l'inclinaison (θ2') du plan perpendiculaire aux parois axiales (220, 222) de la section de combustion (200) dans lequel se situent les canaux (240') est comprise entre ε et ε + 90° par rapport à l'axe longitudinal (X-X) de la turbomachine.

13. Turbomachine comportant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

Dessins