BE1023825B1 - Banc d'essai pour turbomachine axiale avec eolienne horizontale - Google Patents

Abstract

L’invention a trait à un banc d'essai pour turbomachine axiale, notamment pour turboréacteur d’avion, comprenant : un canal vertical d’entrée, un canal vertical de sortie reliés entre eux par un passage contenant la turbomachine ; au moins une éolienne de récupération d’énergie du flux (14) entrainée par la turbomachine ; l’éolienne comprenant un axe de rotation (42) et plusieurs pales (30), chaque pale (30) comprenant des profils aérodynamiques (34) avec des cordes (40). Au moins une pale (30) comprend une corde (40) inclinée selon un angle α par rapport à l’axe de rotation (42) de l’éolienne, ledit angle α étant compris entre 64° et 81° et permet une récupération d’énergie sans perturber significativement les conditions de test. L’invention a également trait à un procédé de récupération d’énergie d’un tel banc d’essai.

Description

BANC D’ESSAI POUR TURBOMACHINE AXIALE AVEC EOLIENNE HORIZONTALE

Domaine technique L’invention a trait à un banc d’essai pour turbomachine. Plus particulièrement l’invention a trait à un banc d’essai pour turbomachine configuré pour la récupération d’énergie générée lors d’un essai.

Le document de brevet WO 2012/171105 A1 divulgue un banc d’essai pour turbomachine comprenant un système de valorisation d’énergie. Le système récupère l’énergie cinétique d’un mélange de gaz de combustion et d’air se déplaçant dans le banc d’essai et transforme cette énergie cinétique en électricité au moyen d’une éolienne. La turbomachine est située dans une chambre d’essai et l’éolienne est située dans un tube en aval de la chambre d’essai. Le tube est couramment appelé « tube collecteur » en ce qu’il collecte les gaz de combustion sortant de la turbomachine. La vitesse élevée des gaz de combustion dans le tube permet d’aspirer un minimum d’air ambiant autour de la turbomachine de manière à satisfaire les conditions d’essai requises en termes de flux d’air minimal dans la chambre d’essai. Le tube collecteur joue en quelque sorte un rôle de pompe du mélange gazeux en vue de son expulsion, il évite également des inversions localisées de l’écoulement en aval de la turbomachine. Le tube collecteur peut en particulier être configuré pour absorber les ondes sonores en aval de la turbomachine. L’éolienne comprend des pales à pas variable pour s’adapter aux différentes vitesses de flux du mélange gazeux atteintes selon la taille des turbomachines testées ; elle est connectée à un alternateur/générateur pour convertir l’énergie mécanique du flux d’air (énergie cinétique) en électricité. Cet enseignement est intéressant en ce que l’éolienne positionnée dans le tube collecteur reçoit un flux de mélange de gaz sensiblement laminaire. Par ailleurs, le tube limite la taille de l’éolienne. L’enseignement se limite cependant aux essais de turbomachines pour lesquelles la vitesse et la pression des gaz d’échappements, modifiés par la présence de l’éolienne dans le tube, garantissent toujours le minimum d’aspiration d’air ambiant de la chambre d’essai nécessaire pour l’essai. Par ailleurs, la position de l’éolienne dans le tube recevant un mélange gazeux de produits de combustion à haute température impose des contraintes de fonctionnement à l’éolienne qui en augmentent le coût. Qui plus est, la présence d’une éolienne perturbe l’écoulement du flux au travers du banc d’essai ; si bien que les conditions de test sont perturbées. Le mode de fonctionnement de la turbomachine est influencé, et les mesures récoltées lors des essais ne correspondent plus aux conditions réelles de fonctionnement. Dès lors, les résultats de tests sont faussés.

Problème technique L’invention a pour objectif de proposer une solution de banc d’essai pour turbomachine palliant au moins un inconvénient de l’état de l’art. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de limiter l’influence de la récupération d’énergie pendant un test de turbomachine sur un banc d’essai. L’invention a également pour objectif de fournir une solution de banc robuste et fiable.

Solution technique L’invention a pour objet un banc d’essai pour turbomachine apte à entraîner un flux d’air, notamment pour turboréacteur, le banc d’essai comprenant : une entrée ; une sortie; un passage reliant l’entrée à la sortie, et destiné à recevoir la turbomachine lors d’un essai ; au moins une éolienne de récupération d’énergie du flux d’air de la turbomachine, l’éolienne comprenant un axe de rotation et plusieurs pales, chaque pale comprenant des profils aérodynamiques avec des cordes; remarquable en ce qu’au moins une pale comprend une corde inclinée selon un angle a par rapport à l’axe de rotation, ledit angle a étant compris entre 50° et 85°.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou pour chaque pale, la majorité ou la totalité des cordes sont inclinées par rapport à l’axe de rotation d’un angle a compris entre 64° et 81 °.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’angle a est communément appelé angle de calage.

Selon un mode avantageux de l’invention, pour au moins une ou pour chaque pale, l’angle a est compris entre 75°et 85° en tête de pale et/ou pour au moins une ou pour chaque pale, l’angle a est compris entre 60° et 70° en pied de pale.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale est conçue de sorte à compenser, au moins partiellement, la déformation de la pale en raison de la différence de pression, de la gravité, et de la force centrifuge, éventuellement une projection de gouttelettes d’eau, ou n’importe quelles combinaisons de ceux-ci.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale comporte un bord d’attaque et/ou un bord de fuite en forme d’hyperbole.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale présente un bord d’attaque généralement droit, ledit bord étant enveloppé dans un cylindre de rayon inférieur ou égal à 30 cm, ou 20 cm ou 10 cm.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’axe de rotation de l’éolienne est vertical, et éventuellement perpendiculaire à l’axe de rotation de la turbomachine.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne est apte à produire une puissance électrique comprise entre 0,5 MW et 5MW, le banc d’essai comprenant éventuellement un dispositif de projection de gouttelettes d’eau entre l’entrée et la sortie.

Selon un mode avantageux de l’invention, la longueur d’au moins une ou de chaque pale est comprise entre 150 cm et 600 cm, ou entre 200 cm et 500 cm, ou entre 250 cm et 400 cm.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale présente un profil en pied de pale dont la longueur est supérieure au double de la longueur en tête de pale, et/ou au moins une ou chaque pale présente un profil en pied de pale dont l’épaisseur est supérieure au double de l’épaisseur en tête de pale.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne comprend un moyeu auquel les pales sont fixées, le diamètre du moyeu est supérieur ou égal à 10%, ou à 25%, ou à la majorité de la longueur de chaque pale.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne s’étend sur la majorité de la largeur du passage, par exemple sur la majorité de la largeur du tunnel et/ou de la chambre, et/ou de la cheminée.

Selon un mode avantageux de l’invention, la pale est fixée au rotor par une fixation de type queue d’aronde et/ou via une plateforme de fixation.

Selon un mode avantageux de l’invention, la compensation est de 10% à 50%, éventuellement 15% à 20% de la déformation axiale et/ou radiale.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale comprend des longueurs de cordes décroissantes, éventuellement de manière monotone ou continue, du rotor vers l’extérieur de l’éolienne.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une ou chaque pale comprend une variation d’épaisseur décroissante, éventuellement de manière monotone ou continue, du rotor vers l’extérieur de l’éolienne.

Selon un mode avantageux de l’invention, le turboréacteur est un turboréacteur d’avion.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne est une première éolienne, le banc d’essai comportant en outre une deuxième éolienne, au moins une ou chaque éolienne comprend un axe de rotation vertical.

Selon un mode avantageux de l’invention, le passage comprend un couloir destiné à accueillir la turbomachine, le couloir étant éventuellement droit, l’éolienne étant à distance dudit couloir.

Selon un mode avantageux de l’invention, le rotor comprend un moyeu avec une pluralité de rainures s’étendant axialement sur sa périphérie et espacés circonférentiellement.

Selon un mode avantageux de l’invention, le pied de pale est fixé dans une gorge du rotor par des moyens de blocage, préférentiellement au moyen de vis de fixation et de rondelles.

Selon un mode avantageux de l’invention, le banc d’essai comprend au moins un dispositif de projection de gouttelettes d’eau en amont de l’éolienne ou d’une des éoliennes.

Selon un mode avantageux de l’invention, le ou au moins un des dispositifs de projection est disposé directement en amont de l’éolienne correspondante, préférentiellement à une distance de moins de 3m, plus préférentiellement moins de 1m, de ladite éolienne.

Selon un mode avantageux de l’invention, la section de l’entrée et/ou de la sortie, à hauteur de l’éolienne selon son axe de rotation, est comprise entre 2m2 et 200 m2, préférentiellement entre 40m2 et 70m2.

Selon un mode avantageux de l’invention, le banc d’essai comprend une portion coudée reliant la cheminée verticale à la chambre, ledit coude comprenant des déflecteurs pour guider le flux d’air depuis une direction verticale vers une direction horizontale, la ou au moins une des éoliennes étant disposée à l’entrée dudit coude.

Selon un mode avantageux de l’invention, la ou au moins une des éoliennes comprend des systèmes de conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne comporte de six à vingt pales, ou de huit à quinze pales, ou de neuf à douze pales, éventuellement dix pales.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’entrée et/ou la sortie sont chacune formées par une cheminée, les cheminées étant reliées par le passage, l’éolienne étant disposée dans une cheminée.

Selon un mode avantageux de l’invention, la pale est en matériau composite, éventuellement à fibres de carbone et/ou à matrice organique.

Selon un mode avantageux de l’invention, pour au moins une ou pour chaque pale, la différence d’angle a entre le pied de pale et la tête de pale est comprise entre 20° et 30°.

Selon un mode avantageux de l’invention, pour au moins une ou chaque pale, un ou chaque profil, présente une corde dont la longueur représente entre dix et quinze fois l’épaisseur dudit profil. L’invention a également pour objet un procédé de récupération d’énergie dans un banc d’essai pour turbomachine, notamment pour turboréacteur d’avion, l’éolienne comprenant des pales avec des profils aérodynamiques présentant des cordes, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) installation d’une turbomachine dans le banc d’essai; b) test de fonctionnement de la turbomachine en entraînant un flux d’air; c) récupération d’énergie du flux d’air; remarquable en ce qu’au moins une pale comprend une corde inclinée d’un angle a par rapport à l’axe de rotation de l’éolienne, ledit angle a étant compris entre 50 0 et 85°, le banc étant éventuellement conforme à l’invention.

Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération, la différence de pression entre l’amont et l’aval de l’éolienne est comprise entre 10 Pa et 1000 Pa, ou entre 50 Pa et 500 Pa, ou entre 80 Pa et 150 Pa.

Procédé selon l’une des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération, la vitesse du flux d’air traversant l’éolienne est comprise entre 10 m/s et 100 m/s, ou entre 20 m/s et 50 m/s, ou entre 25 m/s et 35 m/s.

Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération, le banc d’essai récupère moins de 10%, ou de 6% ou de 3% ou 1 % de la puissance maximale de la turbomachine.

Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine ; notamment le turboréacteur ; est apte à exercer une poussée d’au moins 50 kN, ou d’au moins 200 kN, ou d’au moins 500 kN.

Selon un mode avantageux de l’invention, pendant l’étape (b) test, la turbomachine génère un flux avec un débit massique d’air dans le passage compris entre 0,1kg/s et 3000kg/s, préférentiellement entre 200kg/s et 1200kg/s.

Selon un mode avantageux de l’invention, la vitesse de rotation de la ou d’au moins une des éoliennes est comprise entre 50tr/min et 1000tr/min, préférentiellement entre 100tr/min et 500tr/min.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’éolienne est placée en amont de la turbomachine et est configurée de sorte à pouvoir fonctionner avec une différence de pression de 100 Pa. L’invention a également pour objet une utilisation d’un rotor d’éolienne pour récupérer de l’énergie, le rotor présentant un axe de rotation et comportant une série de pales, chaque pale montrant des profils aérodynamiques avec des axes de corde ; caractérisé en ce qu’au moins un ou chaque axe de corde est incliné par rapport à l’axe de rotation d’un angle a compris entre 60° à 85°.

Avantages techniques

Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce que le banc d’essai pour turbomachine axiale est apte à récupérer en électricité l’énergie cinétique du flux d’air généré dans le banc par l’essai de modèles variés de turbomachines, sans perturber ni endommager le dispositif. En effet, l’éolienne positionnée dans un canal vertical à l’entrée ou à la sortie du banc d’essai est détachée des zones autour de la turbomachine, notamment en aval et en périphérie, zones dans lesquelles les vitesses de déplacement d’air sont élevées et leur modification critique à la qualité des conditions de l’essai. En outre, la vitesse de l’air dans les canaux verticaux est relativement plus faible que celle dans les zones autour de la turbomachine. Les éoliennes, configurées pour entrer en rotation dans de tels conditions de vitesse d’air, sont aptes à générer une puissance électrique adaptée tout en évitant la perturbation et/ou l’endommagement du dispositif grâce à l’inclinaison particulière des pales par rapport à l’axe de rotation du rotor. Par ailleurs, le flux d’air est sensiblement laminaire dans les canaux verticaux, ce qui est favorable au rendement de la récupération d’énergie.

Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 représente un banc d’essai selon l’invention dans lequel est monté une turbomachine axiale. - La figure 2 esquisse une vue axiale d’une pale selon l’invention. - La figure 3 est une représentation d’une section transversale d’une pale d’une éolienne selon l’invention. - La figure 4 illustre un diagramme du procédé de récupération d’énergie sur un banc d’essai selon l’invention.

Description d’un mode de réalisation

Dans la description qui va suivre, le terme axial renvoie à la direction selon l’axe de rotation de l’éolienne. Le terme radial renvoie à la direction perpendiculaire à l’axe de rotation de l’éolienne. Chaque longueur est mesurée selon la direction principale de l’entité correspondante.

La figure 1 représente de manière simplifiée un banc d’essai 2 de moteur 4, plus particulièrement un banc d’essai 2 pour turbomachine 4 axiale. La turbomachine 4 peut être employée pour propulser un aéronef (non représenté).

La turbomachine est en l’occurrence un turboréacteur d’avion. Le turboréacteur 4 est apte à produire une poussée de 100 kN, ou même de dépasser les 550kN selon le modèle. Son installation au banc d’essai 2 est effectuée dans des circonstances variées. Le turboréacteur 4 peut passer au banc d’essai dans le cadre d’un nouveau développement ou pour un contrôle qualité après fabrication, ou encore suite à une maintenance. Lors de son fonctionnement la turbomachine propulse un souffle. Lorsqu’elle se trouve dans le banc d’essai 2, l’air environnant est également entraîné par le souffle. Le flux d’air 14, en raison de sa masse et de sa vitesse, représente une énergie cinétique conséquente. Une partie de cette énergie cinétique est destinée, dans le cadre de l’invention, à être récupérée. Pour l’essai de tels turboréacteurs 4, le banc d’essai 2 est configuré pour générer un débit massique d’air compris entre 0,1kg/s et 3000kg/s, préférentiellement entre 200kg/s et 1200kg/s.

Le banc d’essai 2 forme une infrastructure, une construction. Il comprend une cheminée verticale d’entrée 8 et une cheminée verticale de sortie 10. Elles sont reliées entre elles par un passage 6. Les deux cheminées verticales (8 ; 10) permettent une admission d’air et un échappement verticaux, en élévation par rapport au passage 6. Le passage 6, tout comme les cheminées verticales (8 ; 10) sont traversés par le flux d’air 14.

Le passage 6 peut comprendre un couloir 12 allongé. Sa longueur peut être supérieure à 10 m, ou 30 m ; ou 50 m. La longueur du couloir 12 permet la circulation en ligne droite du flux d’air 14 ; ou circulation d’air 14 ; en y limitant les tourbillons. Afin de limiter la résistance à l’écoulement, en particulier en entrée du turboréacteur 4, le couloir 12 peut présenter une section de passage supérieure ou égale à 20 m2, préférentiellement supérieure ou égale à 50 m2. La section de passage, ou section libre, peut être mesurée dans une chambre d’essai 16 du turboréacteur 4, au niveau de la cloche qui est montée en entrée du turboréacteur 4. La section de passage peut être observable sur au moins un quart de la longueur du couloir 12, préférentiellement sur la majorité. Le turboréacteur 4 est monté dans la chambre d’essai 16, éventuellement au moyen d’un bras de fixation 18. Le bras 18 peut s’étendre verticalement depuis le plafond du couloir 12, à la manière d’une colonne ou d’un poteau. Le bras 18 permet de monter le turboréacteur 4 avec un déport, et de centrer ce dernier au milieu du couloir 12. Le centrage est vertical et horizontal.

Le banc d’essai 2 comprend une éolienne 22 située dans l’entrée 8. L’éolienne 22 est à l’intérieur de la cheminée d’entrée 8 qui forme un manchon autour d’elle. L’éolienne 22 permet de convertir en énergie mécanique ou électrique, une partie de l’énergie cinétique du flux d’air 14 inhérent à l’essai du turboréacteur 4. On peut observer que l’éolienne 22 présente un axe de rotation 42 vertical. L’éolienne 22 peut être située dans une portion coudée 20 du banc d’essai 2, portion reliant la cheminée d’entrée 8 au couloir 12. Suivant une alternative, l’éolienne 22 est à distance du couloir. C’est-à-dire qu’elle est uniquement entourée par la cheminée d’entrée 8. L’éolienne 22 comprend une série de pales 30, également appelées aubages. Ces pales 30 sont réparties autour du moyeu central 31 du rotor de l’éolienne 22. Lors de la rotation des pales 30 autour de leur axe de rotation 42, elles évoluent suivant un plan perpendiculaire à l’axe de rotation 42. Elles balayent un disque. Elles peuvent balayer la majorité de la section passante du passage 6, ou de la cheminée d’entrée 8. Chaque section peut être mesurée selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation 42, au niveau des pales 30. L’éolienne 22 comprend, en outre, des systèmes de conversion (non représentés) de l’énergie mécanique en énergie électrique. Ceux-ci peuvent comprendre une commande (non représentée) déterminant la puissance électrique à convertir. Le système de conversion peut être logé dans le moyeu, ou en être décalé axialement. Le système peut comprendre une machine électrique tournante, tel un alternateur. L’éolienne 22 est configurée pour récupérer une puissance électrique comprise entre 0,5MW et 10MW. A la jonction 20 entre la cheminée d’entrée 8 et le couloir 12, le banc 2 est équipé d’une série de déflecteurs 28. Ils permettent de renvoyer l’air descendant de la cheminée d’entrée 8 dans une direction horizontale. Ils s’étendent horizontalement, et traversent tout le couloir 12 suivant sa largeur. Ils présentent des profils courbes.

Dans le mode de réalisation ici présenté, les cheminées verticale (8; 10) comprennent des dispositifs de réduction de bruit, en l’occurrence des baffles acoustiques 24. L’éolienne 22 peut être située entre les baffles acoustiques 24 et les déflecteurs 28. La cheminée d’entrée 8 comprend en l’occurrence plusieurs rangées de baffles acoustiques 24. En entrée du couloir 12, le banc 2 présente optionnellement une grille 38 permettant d’intercepter des débris susceptibles de perturber l’essai et d’endommager le turboréacteur 4.

Optionnellement, le banc d’essai 2 comprend, un dispositif de projection 32 de gouttelettes d’eau, disposé directement en amont de l’éolienne 22 ; préférentiellement à une distance de moins de 1m, plus préférentiellement moins de 0,5m, de ladite éolienne 22. Ce dispositif de projection 32 est configuré pour augmenter la densité du flux d’air 14, et donc augmenter l’énergie potentiellement récupérable. La densité du flux d’air 14 peut être augmentée de 10%. L’eau est favorablement projetée sous forme d’un brouillard d’eau qui se mêle au flux d’air 14, la projection étant réalisée sur une portion supérieure à 50%, préférentiellement supérieure à 80%, de la section du canal vertical d’entrée 8.

Le débit d’eau projetée dans la cheminée d’entrée 8 est réglé de sorte à ce que l’humidité relative de l’air en aval du dispositif de projection 32 puisse être supérieure à 95%, préférentiellement supérieure à 99,9%. Le dispositif de projection d’eau 32 est destiné à produire un débit d’eau jusqu’à 150kg/s, préférentiellement un débit d’eau compris entre 2kg/s et 40kg/s. Cette mesure est intéressante en ce que l’augmentation de la densité de la masse d’air se déplaçant dans le banc d’essai augmente son énergie cinétique. L’augmentation de l’énergie cinétique du flux d’air 14 est avantageuse pour la récupération d’énergie, son humidité relative élevée est par ailleurs favorable au rendement du turboréacteur.

Dans un mode alternatif de réalisation (non représenté) le banc d’essai conforme à l’invention peut comprendre plusieurs éoliennes dans le canal vertical d’entrée et/ou dans le canal vertical de sortie. Les axes de rotation pourraient être horizontaux.

Le terme d’« éolienne » est un terme couramment utilisé pour désigner une turbine éolienne, ou aérogénérateur, destiné à convertir de l’énergie mécanique en énergie électrique. L’« éolienne » peut s’entendre également comme un ventilateur destiné à générer un flux d’air, en l’occurrence par transformation d’une énergie électrique en énergie mécanique.

La figure 2 montre une vue à plat d’une pale 30 d’éolienne. La pale 30 peut correspondre à une des pales 30 d’éolienne présentée en relation avec la figure 1. Bien qu’il soit fait référence à une seule pale 30, la description qui suit peut s’appliquer à chaque pale d’éolienne.

La pale 30 présente un bord d’attaque 36 et un bord de fuite 38. Le bord d’attaque 36 est généralement droit. Il s’écarte de moins de 25cm, préférentiellement de moins de 10 cm d’une ligne droite moyenne. De son côté, le bord de fuite 38 forme généralement une hyperbole, ou une courbe concave.

La pale 30 présente une succession de profils aérodynamiques 34. Ces profils aérodynamiques 34 évoluent le long de la pale 30. En particulier, leurs longueurs décroissent de l’intérieur vers l’extérieur ; en s’éloignant de l’axe de rotation 42. Les épaisseurs des profils 34 suivent la même progression. Le profil 34 en pied 44 de pale 30 est plus long et plus épais qu’en tête 46 de pale 30. La tête 46 et le pied 44 de la pale 30 forment ses extrémités radialement opposées. La face libre de la tête 46 de pale est plate. La longueur des pales 30 est mesurée depuis le moyeu auquel elles sont fixées. La longueur des pales 30 est entendue comme leur longueur libre.

Pour au moins une ou pour chaque pale 30, les centres de gravité des profils 34 décrivent une courbe le long de la pale 30. Cette courbe peut être configurée de manière à compenser, au moins partiellement, la déformation de la pale 30 en raison de la différence de pression, de la gravité, et de la force centrifuge, ou éventuellement de la projection de gouttelettes d’eau, ou n’importe quelles combinaisons de ceux-ci. La compensation peut corriger une partie minoritaire de la déformation axiale et/ou radiale, éventuellement de 15%.

La figure 3 est une représentation d’un profil aérodynamique 34 d’une pale 30 de l’éolienne conforme à l’invention. Le profil 34 peut être une section réalisée perpendiculairement à l’allongement principal de la pale 30. La pale 30 correspond à une pale d’éolienne présentée en relation avec les figures 1 à 2.

Le profil 34 de la pale 30 comprend un bord d’attaque 36 et un bord de fuite 38 reliés entre eux par une corde 40, ainsi que par une surface intrados 48 et par une surface extrados 50. On observe que la corde 40 est inclinée par rapport à l’axe de rotation 42 du rotor. La flèche représente l’angle d’inclinaison de la corde 40 par rapport à l’axe de rotation 42, qui selon l’invention est inclinée d’un angle a compris entre 50° et 85°. Par convention, l’angle a serait égal à 0° en cas de parallélisme entre la corde 40 et l’axe de rotation 42 de l’éolienne. L’angle a décroît progressivement le long de la pale 30, depuis sa tête ; ou extrémité libre ; à son pied, extrémité liée au moyeu. L’angle a peut être compris entre 64° et 81°. Cette mesure est intéressante en ce que le réglage de l’inclinaison des pales 30 de l’éolienne permet d’établir une récupération d’énergie optimale, éventuellement de l’ordre de 10%, tout en limitant l’impact sur le flux d’air 14. L’angle a varie le long de la pale 30. L’angle a augmente vers la tête de pale 30. L’augmentation peut être monotone ou continue du pied de pale 30 vers la tête de pale. L’angle a en tête de pale peut au moins être supérieur de 10°, ou 15° ou 20°, ou 25° à l’angle a en pied de pale.

Le plan 52 selon lequel évolue la pale 30 est représenté. Ce plan 52 est perpendiculaire à l’axe de rotation 42. En raison des déformations de la pale, par exemple dues à la gravité, le plan 52 peut être sensiblement conique ; en conservant l’axe de rotation 42 comme axe central.

La pale peut être réalisée en un matériau composite. Ce matériau comporte une matrice et un renfort fibreux entremêlés. La matrice peut être organique. Les fibres peuvent être en carbone, en verre. Ce mode de réalisation favorise la diminution de la masse, et donc le moment d’inertie.

La figure 4 esquisse un procédé de récupération d’énergie dans un banc d’essai. Le banc d’essai peut correspondre à celui détaillé en figure 1. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : a) installation 100 d’une turbomachine dans le banc d’essai; b) test de fonctionnement 102 de la turbomachine qui entraîne un flux d’air dans ou au travers du banc d’essai ; c) récupération d’énergie 104 du flux d’air, d) projection 106 de gouttelettes d’eau dans le banc d’essai ; en option.

Les étapes b) test 102 et c) récupération d’énergie 104 peuvent être réalisées simultanément. L’étape b) test de fonctionnement 102, peut comprendre des phases pendant lesquelles la turbomachine fonctionne sans qu’aucune mesure ne soit effectuée, et des phases où des mesures sont effectuées au titre du test. Les mesures peuvent être des mesures de la poussée ou de la puissance de la turbomachine. Les mesures peuvent être des mesures de vibration, de pression, et/ou de température. L’étape c) récupération d’énergie 104 peut être réalisée pendant les deux types de phases, ou uniquement en l’absence de mesure. L’étape c) récupération d’énergie 104 peut être intermittente. Elle peut donc s’effectuer entre des phases de mesure sur la turbomachine. Elle peut également être synchronisée avec l’étape d) projection 106 de gouttelettes d’eau. Cette étape optionnelle étant également réalisée en discontinu.

Claims (15)

1. Revendications

   1. Banc d’essai (2) pour turbomachine (4) apte à entraîner un flux d’air (14), notamment pour turboréacteur, le banc d’essai comprenant : - une entrée (8) ; - une sortie (10) ; - un passage (6) reliant l’entrée (8) à la sortie (10), et destiné à recevoir la turbomachine (4) lors d’un essai ; - au moins une éolienne (22) de récupération d’énergie du flux d’air (14) de la turbomachine (4), l’éolienne (22) comprenant un axe de rotation (42) et plusieurs pales (30), chaque pale (30) comprenant des profils aérodynamiques (34) avec des cordes (40); caractérisé en ce qu’au moins une pale (30) comprend une corde (40) inclinée selon un angle a par rapport à l’axe de rotation (42), ledit angle a étant compris entre 50° et 85°.
2. 2. Banc (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour au moins une ou pour chaque pale (30), la majorité ou la totalité des cordes (40) sont inclinées par rapport à l’axe de rotation (42) d’un angle a compris entre 64° et 81°.
3. 3. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que pour au moins une ou pour chaque pale (30), l’angle a est compris entre 75°et 85° en tête (46) de pale et/ou pour au moins une ou pour chaque pale (30), l’angle a est compris entre 60° et 70° en pied (44) de pale.
4. 4. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins une ou chaque pale (30) est conçue de sorte à compenser, au moins partiellement, la déformation de la pale (30) en raison de la différence de pression, de la gravité, et de la force centrifuge, éventuellement une projection de gouttelettes d’eau, ou n’importe quelles combinaisons de ceux-ci.
5. 5. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une ou chaque pale (30) comporte un bord d’attaque (36) et/ou un bord de fuite (38) en forme d’hyperbole.
6. 6. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins une ou chaque pale (30) présente un bord d’attaque (36) généralement droit, ledit bord étant enveloppé dans un cylindre de rayon inférieur ou égal à 30 cm, ou 20 cm ou 10 cm.
7. 7. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’axe de rotation (42) de l’éolienne (22) est vertical, et éventuellement perpendiculaire à l’axe de rotation (42) de la turbomachine (4).
8. 8. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’éolienne (22) est apte à produire une puissance électrique comprise entre 0,5 MW et 5MW, le banc d’essai (2) comprenant éventuellement un dispositif de projection (32) de gouttelettes d’eau entre l’entrée (8) et la sortie (10).
9. 9. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la longueur d’au moins une ou de chaque pale (30) est comprise entre 150 cm et 600 cm, ou entre 200 cm et 500 cm, ou entre 250 cm et 400 cm.
10. 10. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’au moins une ou chaque pale (30) présente un profil (34) en pied (44) de pale dont la longueur est supérieure au double de la longueur en tête (46) de pale, et/ou au moins une ou chaque pale (30) présente un profil (34) en pied (44) de pale dont l’épaisseur est supérieure au double de l’épaisseur en tête (46) de pale.
11. 11. Banc (2) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’éolienne (22) comprend un moyeu (31) auquel les pales (30) sont fixées, le diamètre du moyeu (31) est supérieur ou égal à 10%, ou à 25%, ou à la majorité de la longueur de chaque pale (30).
12. 12. Procédé de récupération d’énergie dans un banc d’essai (2) pour turbomachine (4), notamment pour turboréacteur d’avion, l’éolienne (22) comprenant des pales (30) avec des profils aérodynamiques (34) présentant des cordes (40), le procédé comprenant les étapes suivantes : a) installation (100) d’une turbomachine (4) dans le banc d’essai (2) ; b) test de fonctionnement (102) de la turbomachine (4) en entraînant un flux d’air (14); c) récupération (104) d’énergie du flux d’air (14); caractérisé en ce qu’au moins une pale (30) comprend une corde (40) inclinée d’un angle a par rapport à l’axe de rotation (42) de l’éolienne (22), ledit angle a étant compris entre 50 ° et 85°, le banc étant éventuellement selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération (104), la différence de pression entre l’amont et l’aval de l’éolienne (22) est comprise entre 10 Pa et 1000 Pa, ou entre 50 Pa et 500 Pa, ou entre 80 Pa et 150 Pa.
14. 14. Procédé selon l’une des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération (104), la vitesse du flux d’air (14) traversant l’éolienne (22) est comprise entre 10 m/s et 100 m/s, ou entre 20 m/s et 50 m/s, ou entre 25 m/s et 35 m/s.
15. 15. Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que pendant l’étape c) récupération (104), le banc d’essai (2) récupère moins de 10%, ou de 6% ou de 3% ou 1% de la puissance maximale de la turbomachine (4).