1 Auget de redressement d'air pour une cheminée d'admission d'air d'un banc d'essais de turbomachine DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de la présente invention est celui des bancs d'essais au sol pour turbomachines. ETAT DE L'ART Les turbomachines nécessitent pour leur mise au point, ou pour la vérification de leurs performances en sortie de maintenance, un passage sur un banc d'essais au sol. Ces essais sont conduits dans une installation fermée pour éviter les nuisances à l'environnement, notamment les nuisances sonores. Ces installations comprennent classiquement une cheminée d'alimentation en air, une salle d'essais dans laquelle est disposée la turbomachine et des moyens d'évacuation des gaz brûlés. Les moyens d'évacuation des gaz brulés comportent généralement une entité communément nommée par l'homme du métier « detuner » (pour désaccordeur en langue française). Le detuner se place immédiatement en aval de la turbomachine. Sa fonction est de récupérer les gaz brûlés issus de la turbomachine et de les canaliser dans une salle d'échappement avant d'être rejetés à l'atmosphère. Dans la suite, le detuner sera nommé collecteur de gaz. L'air qui traverse la turbomachine est aspiré dans la salle du banc d'essais. La vitesse des gaz en sortie de la turbomachine provoque une circulation de l'air dans la salle, dit air induit, qui passe autour de la turbomachine et qui est entraîné, par effet de trompe, par les gaz sortant de la tuyère d'échappement de la turbomachine. Un des enjeux des bancs d'essais fermés est d'assurer une bonne alimentation en air de la salle d'essais afin d'éviter la formation de vortex ainsi qu'une recirculation dans le banc, tout en minimisant la distorsion de vitesse et de pression d'air en amont de la turbomachine.
3037398 2 Ce rôle est assuré par une grille d'augets redresseurs d'air située dans le coude de la cheminée d'admission d'air et qui permet de redresser le flux d'air de direction sensiblement verticale en amont de la cheminée en un flux d'air de direction sensiblement horizontale en aval de la cheminée.
5 Le but recherché est d'obtenir un profil de vitesse d'air en amont du moteur le plus plat possible. La grille d'augets à l'admission est composée de plusieurs augets disposés uniformément ou suivant une progression arithmétique le long de la diagonale du coude de la cheminée. Très souvent, le squelette de l'auget 10 est un simple quart de cercle. Parfois, des méplats sont ajoutés : - aux bords de fuite des augets afin de mieux redresser ou canaliser l'écoulement d'air suivant un axe horizontal dans la partie aval du coude, - aux bords d'attaque des augets afin de mieux capter l'écoulement 15 d'air vertical et ainsi limiter les décollements aux bords d'attaque de l'auget, ou encore - en amont et en aval des augets afin de combiner ces avantages. Les méplats sont fixés aux augets, généralement par soudure. Ces dispositifs de redressement d'air ont pour inconvénient qu'ils ne 20 confèrent pas un caractère polyvalent au banc d'essais. En effet, une grille d'augets adaptée à un certain type de moteur, et donc à un certain niveau de débit, ne le sera pas nécessairement avec un autre type de moteur, présentant un niveau de débit différent. Ce problème peut également se poser pour un même moteur, lorsqu'il présente des régimes différents.
25 La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en proposant un dispositif de redressement d'air pour banc d'essais de turboréacteur, en particulier un auget de redressement d'air, pouvant être adapté à différents types d'écoulement d'air.
30 EXPOSE DE L'INVENTION 3037398 3 L'invention a ainsi pour objet un auget de redressement d'air pour une cheminée d'admission d'air d'un banc d'essais de turbomachine, comprenant un bord d'attaque et un bord de fuite. L'auget selon l'invention comprend une partie amont mobile 5 définissant ledit bord d'attaque et/ou une partie aval mobile définissant ledit bord de fuite, de façon à ce que l'auget ait un profil aérodynamique et une longueur de corde variables. Ainsi, avantageusement, grâce à la présence de la ou des parties mobiles, chaque auget peut être réglé individuellement. On peut ainsi régler 10 le profil aérodynamique et la longueur de corde, la corde étant le segment de droite reliant les deux extrémités de l'auget, et par suite la direction de l'écoulement d'air pour chaque sortie d'auget. En particulier, grâce au déplacement de la partie amont mobile, il est possible de régler la direction du bord d'attaque de l'auget et grâce au déplacement de la partie aval 15 mobile, il est possible de régler la direction du bord de fuite de l'auget. Il devient ainsi plus aisé d'optimiser la direction et l'homogénéisation du flux d'air à la sortie de la zone d'admission, ce qui permet d'adapter le flux d'air en fonction du turboréacteur à tester. Le profil aérodynamique de l'auget est avantageusement courbe, de préférence en forme d'arc de cercle.
20 De préférence, chaque auget du dispositif de redressement d'air comprend au moins une partie mobile. Chaque auget est typiquement disposé dans une zone d'admission d'air du banc d'essais, et notamment dans une cheminée d'admission d'air. Le ou les éléments de redressement d'air peuvent notamment être disposés sur un support situé dans une 25 diagonale du coude de la cheminée d'admission. Chaque auget est typiquement destiné à redresser localement la direction de l'écoulement d'air entre une direction d'entrée sensiblement verticale et une direction de sortie sensiblement horizontale. La ou les parties mobiles de l'auget, qui sont avantageusement de forme courbe, et notamment en forme d'arc de 30 cercle, permettent de régler cette direction de sortie sensiblement 3037398 4 horizontale en réglant localement l'écart de l'écoulement d'air par rapport à l'horizontale. Ladite partie amont et/ou aval peut être mobile par coulissement. Dans un premier mode de réalisation, ladite partie amont et/ou aval 5 est montée mobile par coulissement sur ou dans un corps central fixe. Ladite partie amont et/ou aval et le corps central fixe sont avantageusement de forme courbe, et notamment en forme d'arc de cercle. Dans un deuxième mode de réalisation, ladite partie amont est montée mobile par coulissement sur ou dans ladite partie aval.
10 De manière générale, ladite partie amont et/ou aval est avantageusement de forme courbe, notamment en forme d'arc de cercle. L'invention a également pour objet un dispositif de redressement d'air pour banc d'essais de turboréacteur, en particulier une cheminée d'admission d'air pour banc d'essais de turbomachine, comprenant une 15 grille d'au moins un auget décrit ci-dessus. Ledit au moins un auget peut être fixé sur un ou plusieurs flasques. La cheminée peut comprendre des moyens de déplacement de ladite partie amont et/ou aval. L'invention a également pour objet un banc d'essais de 20 turbomachine, comprenant une cheminée d'admission d'air décrite ci- dessus. L'invention a enfin pour objet un procédé de réglage de la direction de l'écoulement de l'air d'admission dans un banc d'essais de turbomachine. Le procédé selon l'invention comprend une étape de 25 déplacement de la partie amont et/ou aval d'au moins un auget décrit ci- dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 30 et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 3037398 5 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale schématique d'un banc d'essais pour turboréacteur ; 5 - la figure 2 est une vue de détail du banc d'essais de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en perspective d'une cheminée d'admission d'air du banc d'essais, - la figure 4 illustre un auget de redressement d'air de la cheminée d'admission de l'état de la technique, conformément à un premier mode de 10 réalisation, - les figures 5A à 5C illustrent un auget de l'état de la technique, conformément à un deuxième mode de réalisation, - la figure 6 illustre un ensemble d'augets de l'état de la technique, dans une première configuration, 15 - la figure 7 illustre un ensemble d'augets de l'état de la technique, dans une deuxième configuration, - la figure 8A est une vue en perspective d'un auget de redressement d'air selon l'invention, conformément à un premier mode de réalisation, 20 - la figure 8B est une vue de profil de l'auget de la figure 8A, - les figures 9A à 9D sont des vues en perspectives de l'auget de la figure 7A, dans différentes configurations, - la figure 10 est une vue ouverte en perspective d'une cheminée d'admission munie d'augets selon l'invention, 25 - les figures 11A et 11B sont des vues partielles de la cheminée d'admission de la figure 10, - les figures 12A et 12B sont des vues en perspective de deux configurations d'un auget de redressement d'air selon l'invention, conformément à un deuxième mode de réalisation, et 30 - les figures 13A et 13B sont des vues de profil de l'auget des figures 12A et 12B.
3037398 6 DESCRIPTION DETAILLEE En se référant aux figures 1 et 2, on voit un banc d'essai pour une turbomachine, en utilisation au sol. Ce banc comprend une salle d'essais 1 dans laquelle est positionnée la turbomachine 2 à évaluer. Cette salle 1 est 5 reliée en amont (les termes amont et aval se référant dans la suite de la description au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine, tel que représenté par la flèche F) à un dispositif, non représenté, par lequel l'air pénètre dans la salle d'essais 1. La turbomachine en essai 2 est suspendue à, ou bien positionnée sur, un socle 3 qui comporte 10 généralement un dispositif de mesure de la poussée qu'il exerce, connu sous le nom de balance de poussée. Sur la virole d'entrée de la turbomachine est montée une entrée d'air 4 s'étendant axialement vers l'amont et ayant la forme d'un cylindre de révolution qui se termine en amont par un pavillon évasé, apte à guider l'air 15 entrant dans le moteur. Ce pavillon est dans certains cas enfermé dans une cage grillagée pour protéger le moteur 2 contre une possible ingestion d'un corps étranger. En arrière du moteur est placé un collecteur de gaz 6, se composant d'un pavillon tronconique 6a, formant pavillon d'entrée, se poursuivant vers 20 l'aval par un corps cylindrique 6b et se terminant dans certains cas par une tuyère tronconique 6c. Ce collecteur de gaz 6 est mobile en translation selon l'axe du moteur 2 pour optimiser la circulation des gaz 11 provenant de la tuyère du moteur et de l'air induit 12 par ce flux de gaz. Il peut être déplacé longitudinalement tout en restant, pour sa partie aval, à l'intérieur 25 d'un dispositif fixe dénommé tube mélangeur (non représenté), où le flux est traité pour réduire sa température et ses nuisances sonores. Sur le plan aérodynamique, l'air circulant dans la salle d'essais 1 se divise principalement en deux flux : d'une part, un flux primaire 10 qui est aspiré par le moteur, qui passe dans l'entrée d'air 4 et qui sort par la tuyère 30 sous la forme d'un jet de gaz chaud 11, et, d'autre part, un flux induit 12 qui est aspiré dans la salle 1 par l'entraînement du flux primaire 10, qui circule 3037398 7 autour du moteur 2 pour pénétrer dans le collecteur de gaz 6 en entourant le jet de gaz chaud 11 sortant de la tuyère et qui se mélange au flux primaire 10 en sortie du collecteur de gaz 6. Le collecteur de gaz 6 récupère ainsi les gaz brûlés issus de la turbomachine 2 et les canalise 5 dans une salle d'échappement 7 (figure 1). La salle d'essais 1 est alimentée en air par une zone d'admission 5 comprenant une cheminée 13 d'admission d'air munie de baffles 8 et d'une grille 9 d'aubes redresseuses 14 (augets). La grille 9 (figure 3) est située dans la diagonale 15 du coude de la 10 cheminée d'admission 13. Les augets 14 permettent de redresser le flux d'air depuis une direction d'arrivée d'air sensiblement verticale Z jusqu'à une direction de sortie d'air sensiblement horizontale X. La figure 4 illustre un auget 14 de l'état de la technique. Chaque auget 14 permet de redresser le flux d'air arrivant selon la direction Z au 15 niveau du bord d'attaque 141 de l'auget 14 en un flux d'air de direction X au niveau du bord de fuite 142 de l'auget 14. Le bord d'attaque 141 de l'auget 14 est l'extrémité de l'auget 14 sur laquelle arrive l'écoulement d'air tandis que le bord de fuite 142 est l'extrémité de l'auget 14 par laquelle l'écoulement d'air quitte l'auget 14.
20 Chaque auget 14 est avantageusement de forme courbe, en particulier de section en forme d'arc de cercle, et notamment de quart de cercle. L'axe de symétrie R de l'auget 14 est avantageusement incliné de 45° par rapport à la direction verticale Z et à la direction horizontale X. L'écoulement d'air est redressé via la face supérieure 141 de l'auget 14 qui 25 définit un intrados concave 141, la face inférieure 14E de l'auget 14 définissant un extrados convexe. Un ou plusieurs méplats peuvent être ajoutés à l'auget. Dans une première variante, illustrée à la figure 5A, un méplat 16b, dit méplat aval, est ajouté au niveau du bord de fuite 142 de l'auget 14 afin de mieux 30 redresser ou canaliser l'écoulement d'air suivant l'axe X en aval de la diagonale 15.
3037398 8 Dans une deuxième variante, illustrée à la figure 5B, un méplat 16a, dit méplat amont, est ajouté sur le bord d'attaque 141 de l'auget 14 afin de mieux capter l'écoulement d'air suivant la direction de l'axe Z et ainsi de limiter les décollements au niveau du bord d'attaque 141 de l'auget 14.
5 Dans une troisième variante, illustrée à la figure 5C, l'auget 14 est muni à la fois d'un méplat aval 16b et d'un méplat amont 16a, ce qui permet de cumuler les avantages liés à chacun des méplats 16a,16b. Les méplats amont/aval sont des appendices qui sont généralement ajoutés lorsque l'on a constaté que l'alimentation de la veine d'essais du 10 banc d'essais fermé n'est pas satisfaisante, par exemple parce qu'elle présente un profil de vitesse accentué entre la partie haute et la partie basse du banc d'essais, engendrant ainsi de la distorsion au niveau du turboréacteur, ou bien que des vortex se déclenchent inopinément à cause d'un manque de vitesse dans une partie quelconque en amont d'où un 15 risque accru de faire absorber le vortex par le turboréacteur. Les méplats avals 16b peuvent être inclinés par rapport à l'axe X, avec une progression éventuelle de l'inclinaison le long de la grille 9, de manière à accroître l'efficacité du redressement et à corriger le déficit de vitesse enregistré dans une partie du banc. Ce cas de figure est représenté 20 à la figure 6. Tel qu'illustré, la distance di entre deux augets 14 consécutifs peut varier selon une progression arithmétique le long de la diagonale 15. On peut également concevoir que la distance di entre deux augets 14 consécutifs soit constante le long de la diagonale 15. Tel qu'illustré à la figure 6, l'inclinaison ea entre l'axe Z et la ligne 25 d'attaque des augets 14 est nulle tout le long de la grille 9 d'augets. L'inclinaison Of entre l'axe X et la ligne de fuite des augets 14 varie quant à elle de manière décroissante au fur et à mesure que l'on se déplace vers le bas de la grille 9. Dans la partie supérieure de la grille 9, les méplats 16b sont ainsi inclinés vers le haut par rapport au bord de fuite des augets 14, 30 tandis que dans la partie inférieure de la grille 9, les méplats 16b sont alignés avec le bord de fuite des augets 14 (i.e. l'inclinaison Of est nulle).
3037398 9 Cette disposition des augets 14 permet de réalimenter en air la partie haute du banc lorsque celle-ci se trouve en déficit de vitesse d'air. Tel qu'illustré à la figure 7, on peut également envisager que l'inclinaison E)a entre l'axe Z et la ligne d'attaque des augets 14 ne soit pas 5 nulle tout le long de la grille 9 d'augets. L'inclinaison E)a peut ainsi être variable tout le long de la grille 9 d'augets, au même titre que l'inclinaison Of, , mais pas forcément avec la même loi de décroissance. Comme les augets 14 sont fixés sur la grille 9, et comme les méplats 16b sont soudés aux augets 14, il n'est pas possible d'adapter ce 10 dispositif de redressement d'air de l'état de la technique à différents types de moteur ou à différents type de régime moteur, de manière à optimiser pour chaque type de moteur ou de régime moteur la direction et l'homogénéité du flux d'air à la sortie du coude de la zone d'admission. Par exemple, l'inclinaison du bord d'attaque d'un ou plusieurs augets peut ne 15 pas être adaptée à la direction de l'écoulement d'air arrivant sur l'auget. Un autre exemple peut être illustré par le dispositif de redressement de la figure 6 ou 7. Ce dispositif, qui peut permettre pour un moteur donné de réalimenter en air la partie haute du banc lorsque celle-ci se trouve en déficit de vitesse d'air, ne sera pas forcément adapté à un autre moteur, 20 pour lequel la partie haute du banc pourra être trop alimentée en air, ce qui induira une hétérogénéité de la vitesse d'air en amont du banc. Conformément à l'invention, il est remédié à ce problème en munissant les augets 14 de parties mobiles, notamment au niveau du bord d'attaque et/ou du bord de fuite des augets 14.
25 Dans un premier mode de réalisation, tel qu'illustré aux figures 8A et 8B, les augets 14 comprennent une partie centrale 14a fixe par rapport à la zone d'admission, et qui est par exemple fixée à un support d'augets tel qu'un flasque de la zone d'admission, ainsi qu'une ou plusieurs parties déplaçables par rapport à la partie centrale 14a. Chaque auget 14 peut 30 ainsi comprendre une partie amont mobile 14b, dont l'extrémité amont définit le bord d'attaque 141 de l'auget 14, et une partie aval mobile 14c, 303 73 98 10 dont l'extrémité aval définit le bord de fuite 142 de l'auget 14. La partie centrale 14a peut être une partie courbe, par exemple de section en forme d'arc de cercle, et notamment de quart de cercle. La partie centrale 14a peut ainsi comprendre une plaque supérieure 14a1 courbe située du côté 5 de l'intrados 141 concave de l'auget 14 et une plaque inférieure 14a2 située du côté de l'extrados 14E convexe de l'auget 14 et sensiblement parallèle à la plaque supérieure 14a1. La partie amont mobile 14b peut être une structure enveloppante en forme de U courbé qui épouse la partie centrale 14a et qui coulisse sur elle. La partie aval mobile 14c peut être 10 constituée d'une plaque de forme courbée qui vient pénétrer à l'intérieur de la partie centrale 14a et coulisser à l'intérieur de celle-ci, entre la plaque supérieure 14a1 et la plaque inférieure 14a2. Dans cette configuration, la partie aval mobile 14c est ainsi emboîtée dans la partie fixe centrale 14a, qui est elle-même emboîtée dans la partie amont mobile 14b. Cet ordre 15 d'imbrication définit un auget 14 dont l'épaisseur diminue dans le sens de l'écoulement d'air, ce qui permet de limiter les pertes de charges sur l'auget 14. Les flèches illustrent sur les figures 8A et 8B le sens de déplacement possible des parties mobiles 14b et 14c. Le coulissement de la partie amont mobile 14b, définissant le bord 20 d'attaque 141, entraîne un déplacement du bord d'attaque 141. On modifie ainsi l'angle entre le bord d'attaque 141 et la direction de l'écoulement d'air arrivant sur le bord d'attaque 141, ce qui aura une conséquence sur la direction de l'écoulement d'air en sortie du bord de fuite 142. De la même façon, le coulissement de la partie aval mobile 14c, définissant le bord de 25 fuite 142, entraîne un déplacement du bord de fuite 142, et permet ainsi de régler directement la direction de l'écoulement d'air en sortie du bord de fuite 142. En variante de ce premier mode de réalisation, l'ordre d'imbrication des différentes parties 14a,14b,14c de l'auget 14 peut être modifié. On peut 30 ainsi envisager que ce soit la partie aval mobile 14c qui coulisse sur la partie centrale 14a, tandis que la partie amont mobile 14b coulisse à 3037398 11 l'intérieur de la partie centrale 14a. On peut également envisager que l'auget 14 ne comprenne qu'une seule partie amont ou aval mobile. Ainsi, grâce à la présence de la ou des parties mobiles, chaque auget peut être réglé individuellement. Il devient plus aisé d'optimiser la 5 direction et l'homogénéisation du flux d'air à la sortie du coude de la zone d'admission en fonction du turboréacteur à l'essai. Pour chaque turbomachine essayée, le débit moteur est différent ainsi que le débit d'air induit par ce dernier, ce qui peut occasionner une traversée plus ou moins facile du coude de la cheminée d'admission d'air, notamment dans le coin 10 supérieur du coude. Ainsi, suivant les zones que l'on souhaite modifier ou rééquilibrer, il sera plus facile de mouvoir une ou plusieurs parties mobiles afin d'obtenir un profil de vitesse le plus plan possible dans la salle d'essais du banc fermé. Différentes configurations de l'auget réglable 14 vont maintenant être 15 décrites. La figure 9A illustre l'auget 14 dans sa configuration nominale. Dans cette configuration nominale, la partie amont mobile 14b et la partie aval mobile 14c sont en position fermée, c'est-à-dire en butée sur la partie centrale 14a, et définissent un angle de 900 entre la direction du bord 20 d'attaque et la direction du bord de fuite. La partie amont mobile 14b peut être déployée partiellement, la partie aval mobile 14c restant en position fermée (figure 9B). Alternativement, la partie aval mobile 14c peut être déployée partiellement, la partie amont mobile 14b restant en position fermée (figure 9C). Enfin, la 25 partie amont mobile 14b et la partie aval mobiles 14c peuvent être déployées partiellement (figure 9D). On constate que grâce aux parties mobiles 14b,14c, le profil aérodynamique de l'auget 14 et sa longueur de corde L sont variables suivant les configurations. On peut ainsi régler l'inclinaison du bord 30 d'attaque et/ou du bord de fuite de l'auget 14, ce qui permet de régler la direction de l'écoulement d'air en sortie de l'auget 14.
3037398 12 Les augets peuvent être disposés dans la zone d'admission selon un ou plusieurs empilements. Tel qu'illustré à la figure 10, les augets 14 sont disposés selon deux empilements, à savoir un premier empilement fixé à un flasque latéral 17 et un deuxième empilement fixé à un flasque 5 médian 18. Les parties mobiles des augets 14 peuvent être déplacées à l'aide d'un système de vis-crémaillère ou tout autre système pouvant assurer leur mobilité, et commandé de façon électrique ou pneumatique. Le guidage des parties mobiles peut être assuré au moyen de goulottes fixées sur les flasques 17,18 et de galets (non représentés) montés sur les augets 10 mobiles 14 et qui viennent rouler dans les goulottes. Les figures 11A et 11B illustrent un empilement possible d'augets 14 qui peut être mis en oeuvre dans le cas d'une alimentation en air nécessitant de régler différemment chaque auget 14. Dans un deuxième mode de réalisation, l'auget 14 ne comprend pas 15 de partie fixe, mais deux parties mobiles 14b, 14c emboîtées l'une dans l'autre et qui coulissent l'une dans l'autre (figures 12A,12B,13A,13B). L'auget 14 comprend ainsi une partie amont mobile 14b et une partie aval mobile 14c. La partie aval mobile 14c peut se présenter sous la forme d'une plaque en arc de cercle qui coulisse à l'intérieur d'une partie amont 20 mobile 14b enveloppante qui épouse la forme de la partie aval mobile 14c.