FR2942276A1

FR2942276A1 - Aube pour recepteur de turbomachine d'aeronef, dont l'ame est revetue d'un materiau amortisseur de choc

Info

Publication number: FR2942276A1
Application number: FR0951014A
Authority: FR
Inventors: Laurent Lafont
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-08-20
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: FR2942276B1

Abstract

L'invention se rapporte à une aube (200) pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant une coque aérodynamique (24) enveloppant une âme creuse structurale (34) s'étendant selon la direction d'envergure et formée à l'aide d'un premier longeron (38) orienté vers un bord d'attaque (26) de la coque, un second longeron (40) orienté vers un bord de fuite (28) de la coque, un troisième longeron (42) orienté vers l'intrados et un quatrième longeron orienté (44) vers l'extrados. Selon l'invention, elle comporte également un premier revêtement en matériau amortisseur de choc (50) disposé sur le quatrième longeron (44) extérieurement à l'âme (34), ainsi qu'un second revêtement en matériau amortisseur de choc (52) disposé sur le premier longeron (38) extérieurement à cette même âme creuse.

Description

AUBE POUR RECEPTEUR DE TURBOMACHINE D'AERONEF, DONT L'AME EST REVETUE D'UN MATERIAU AMORTISSEUR DE CHOC DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale aux aubes de récepteur de turbomachine 10 d'aéronef. Elle s'applique en particulier aux turboréacteurs, turbopropulseurs et turbomachines dites à open rotor . ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE En référence à la figure 1, il est 15 représenté une partie d'un récepteur d'une turbomachine du type open rotor, ce récepteur correspondant à une hélice 1 équipée d'une pluralité d'aubes 2. A titre indicatif, de façon connue, une telle turbomachine comprend deux hélices contrarotatives, la première 20 étant solidaire en rotation d'une première turbine libre de puissance, et la seconde hélice étant solidaire en rotation d'une seconde turbine libre de puissance, disposée en aval de la première. La figure 2 montre l'une des aubes 2 de 25 l'hélice, destinée à être montée rotative sur un moyeu de celle-ci, ce moyeu participant à délimiter la veine d'air 6. Pour ce faire, l'aube 2 comprend un pied 8 monté à rotation sur le moyeu 4 selon un axe 10, par exemple à l'aide d'un système de roulement à billes 12. 30 De cette manière, à l'aide d'un système de calage5 2 variable approprié (non représenté) coopérant judicieusement avec l'aube 2, celle-ci peut être pivotée en permanence durant le fonctionnement de la turbomachine, en fonction de l'incidence voulue.

Le pied 8 s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'au niveau de la veine 6. Par ailleurs, l'aube comprend une partie pale 14 située dans la veine, une jonction mécanique 18 de section réduite la reliant au pied 8. A cet égard, comme représenté sur la figure 2, cette jonction 18 peut faire partie intégrante d'une pièce formant tulipe 20, dont la tête 22 est logée au sein de la partie pale 14, et dont la tige de la tulipe est constituée par cette jonction 18 de section réduite. En outre, la tulipe 20 peut être réalisée d'une seule pièce avec le pied 8, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. Pour ce qui concerne la partie pale 14, elle présente une coque aérodynamique 24 formant, entre le bord d'attaque 26 et le bord de fuite 28, l'intrados 30 et l'extrados 32 de la pale. Cette coque est également préférentiellement réalisée d'une seule pièce, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. La coque 24 enveloppe une âme creuse structurale 34 s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, en se situant dans la continuité radiale externe de la tête de tulipe 22 à laquelle elle est solidarisée par un fourreau 36. 3 Habituellement, l'âme 34 s'étend sur une très large proportion de la partie pale dans la direction de l'envergure, par exemple plus de 80%. En référence à la figure 3, on peut apercevoir que l'âme 34, constituant la partie structurale de la partie pale, présente une section transversale en forme générale de quadrilatère, constituée à l'aide d'un premier longeron 38 orienté vers un bord d'attaque 26, mais restant à distance de ce dernier, un second longeron 40 orienté vers un bord de fuite 28, mais restant à distance de celui-ci, un troisième longeron 42 orienté vers l'intrados 30 et un quatrième longeron 44 orienté vers l'extrados 32. Comme visible sur cette figure 3, de façon conventionnelle, le troisième longeron 42 est agencé au contact de l'intrados 30 de la coque, et le quatrième longeron 44 est agencé au contact de l'extrados 32 de cette même coque 34. Les éléments en contact peuvent être fixés deux à deux, par exemple par collage ou par copolymérisation. Si cette solution technique répandue assure une rigidité acceptable pour les aubes, notamment grâce à l'âme structurale creuse formant caisson, elle reste néanmoins perfectible, notamment dans sa capacité à résister aux chocs, par exemple ceux causés par un volatile, au sol ou en vol. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer une aube remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. 4 Pour ce faire, l'invention a pour objet une aube pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant une partie pale présentant une coque aérodynamique formant l'intrados et l'extrados de la pale, ladite coque enveloppant une âme creuse structurale s'étendant selon la direction d'envergure de la pale et formée à l'aide d'un premier longeron orienté vers un bord d'attaque de la coque, un second longeron orienté vers un bord de fuite de la coque, un troisième longeron orienté vers l'intrados et un quatrième longeron orienté vers l'extrados. Selon l'invention, l'aube comporte également un premier revêtement en matériau amortisseur de choc disposé sur ledit quatrième longeron extérieurement à ladite âme creuse, ainsi qu'un second revêtement en matériau amortisseur de choc disposé sur ledit premier longeron extérieurement à ladite âme creuse. Ainsi, l'invention prévoit de manière astucieuse d'interposer des revêtements en matériau amortisseur de choc entre la coque aérodynamique et les deux longerons de l'âme considérés comme les plus exposés aux chocs. En effet, les chocs survenant sur l'aube en vol ou au sol, par exemple causés par un volatile ou tout autre projectible, se produisent pour la plupart entre le bord d'attaque et une partie arrière de l'extrados. Par conséquent, dans le cas d'un tel choc survenant dans cette zone privilégiée d'impact, le projectile heurtant la coque aérodynamique commence par écraser l'un ou les deux revêtements propres à la présente invention. Durant cet écrasement désiré, une partie de l'énergie d'impact du volatile et de l'onde de choc est absorbée, de sorte que seule une énergie résiduelle est ensuite transmise à l'âme structurale creuse. La résistance aux chocs de l'aube s'en trouve fortement améliorée, sans pour autant que 5 la masse globale de l'aube ne soit pénalisée. Il est noté que l'interposition de revêtements en matériau amortisseur de choc pourrait être étendue aux second et troisième longerons de l'âme, même si leur utilité est ici moindre d fait de la zone privilégiée d'impact des projectiles sur l'aube. De préférence, ledit matériau amortisseur de choc est une mousse, par exemple une mousse métallique de porosité supérieure à 80%, ou un matériau à structure en nid-d'abeilles, ou encore un gel absorbant, par exemple de type silicone. De préférence, ledit premier revêtement en matériau amortisseur de choc s'étend dans la direction d'envergure sur au moins une portion du quatrième longeron de l'âme, en comblant entièrement l'espace entre ladite portion du quatrième longeron et l'extrados de la coque aérodynamique. De préférence, ledit second revêtement en matériau amortisseur de choc s'étend dans la direction d'envergure sur au moins une portion du premier longeron de l'âme creuse, en restant à distance du bord d'attaque de la coque aérodynamique. De préférence, ladite âme creuse est réalisée d'une seule pièce, de préférence en matériau composite, par exemple comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. 6 L'invention a également pour objet une turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes telle que celle décrite ci-dessus.

Préférentiellement, la turbomachine est un turboréacteur, un turbopropulseur, ou un open rotor . Ainsi, dans le cas du turboréacteur, il s'agit des aubes de la soufflante, alors que dans les deux cas suivants, il s'agit des aubes des hélices.

Enfin, l'invention a pour objet un aéronef comprenant une pluralité de turbomachines telle que celle mentionnée ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1, déjà décrite, représente une vue partielle de face d'une hélice connue de l'art antérieur, cette vue schématique s'appliquant également pour la présente invention ; - la figure 2, déjà décrite, représente une vue schématique de l'une des aubes de l'hélice de la figure 1, selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale de l'aube montrée sur la figure 2, prise selon le plan P de cette même figure ; et - la figure 4 représente une vue similaire à celle de la figure 3, avec l'aube se présentant sous 7 la forme d'un mode de réalisation préféré de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES En référence à la figure 4, on voit une aube 200 destinée à équiper une hélice de turbomachine du type open rotor , dans laquelle deux hélices contrarotatives sont respectivement entraînées en rotation par deux turbines libres. Une telle hélice est montrée sur la figure 1, applicable à la présente invention. L'aube 200 présente des similitudes avec l'aube décrite en référence aux figures 2 et 3. A cet égard, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires. En outre, il est noté que seuls des changements en partie pale 14 sont opérés, le pied et la tulipe décrite en référence à la figure 2 étant ici préférentiellement conservés. Sur la figure 4, on peut apercevoir que seul le troisième longeron 42 de l'âme structurale creuse 34 reste en contact avec la coque aérodynamique 24, et plus précisément avec sa partie formant intrados 30. En effet, dans ce mode de réalisation préféré, un premier revêtement en matériau amortisseur de choc 50 est appliqué sur le quatrième longeron 44 de l'âme, en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 44. Préférentiellement, ce revêtement amortisseur 50 recouvre entièrement le longeron 44, et comble entièrement l'espace entre ce dernier et l'extrados 32. 8 D'une manière analogue, un second revêtement en matériau amortisseur de choc 52 est appliqué sur le premier longeron 38, également extérieurement à l'âme 34, en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 38. Préférentiellement, ce revetement amortisseur 52 recouvre entièrement le longeron 38, tout en restant à distance du bord d'attaque 26.

Ces deux revêtements amortisseurs 50, 52, de préférence réalisés en mousse de type PMI (polyméthacrylimide), par exemple celles commercialisées sous la marque déposée Rohacell, sont de préférence d'épaisseurs sensiblement constantes. Ils peuvent être réalisés d'un seul tenant, formant conjointement un L en section transversale, tel que cela est montré sur la figure 4. Ce L épouse donc les longerons 38, 44 de l'âme 34, qui s'étend quant à elle au sein de la partie pale 14 d'une manière analogue à celle décrite en référence à la figure 2, à savoir sur une très large proportion de la partie 14 dans la direction de l'envergure. De plus, comme visible sur la figure 4, le L est agencé en regard de l'intrados 30, avec sa base orientée vers le bord d'attaque 26 et sa branche supérieure épousant l'extrados 32. Il est noté que du matériau de remplissage 54, de nature quelconque, peut combler l'espace entre le revêtement amortisseur 52 et la partie avant de la coque aérodynamique 24, de même que du matériau de remplissage 56 peut combler l'espace entre le longeron 9 40 de l'âme 34 formant caisson, et la partie arrière de la coque aérodynamique 24. Enfin, l'âme creuse 34 peut indifféremment être réalisée d'une seule pièce, ou à l'aide de longerons montés fixement les uns sur les autres, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. Eventuellement, cette âme en forme de caisson peut également être remplie avec un matériau de remplissage quelconque. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Aube (200) pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant une partie pale (14) présentant une coque aérodynamique (24) formant l'intrados (30) et l'extrados (32) de la pale, ladite coque enveloppant une âme creuse structurale (34) s'étendant selon la direction d'envergure de la pale et formée à l'aide d'un premier longeron (38) orienté vers un bord d'attaque (26) de la coque, un second longeron (40) orienté vers un bord de fuite (28) de la coque, un troisième longeron (42) orienté vers l'intrados et un quatrième longeron orienté (44) vers l'extrados, caractérisée en ce qu'elle comporte également un premier revêtement en matériau amortisseur de choc (50) disposé sur ledit quatrième longeron (44) extérieurement à ladite âme creuse (34), ainsi qu'un second revêtement en matériau amortisseur de choc (52) disposé sur ledit premier longeron (38) extérieurement à cette même âme creuse.
2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau amortisseur de choc est une mousse, ou un matériau à structure en nid-d'abeilles, ou un gel absorbant.
3. Aube selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ledit premier revêtement en matériau amortisseur de choc (50) s'étend dans la direction d'envergure sur au moins une portion du quatrième longeron (44) de l'âme, en comblant 11 entièrement l'espace entre ladite portion du quatrième longeron (44) et l'extrados (32) de la coque aérodynamique.
4. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit second revêtement en matériau amortisseur de choc (52) s'étend dans la direction d'envergure sur au moins une portion du premier longeron (38) de l'âme creuse, en restant à distance du bord d'attaque (26) de la coque aérodynamique (24).
5. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite âme creuse (34) est réalisée d'une seule pièce, de préférence en matériau composite.
6. Turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes selon l'une quelconque des revendications précédentes.
7. Turbomachine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle est un turboréacteur, un turbopropulseur, ou un open-rotor .
8. Aéronef comprenant une pluralité de turbomachines selon l'une quelconque des revendications 6 et 7. 30