FR3151881A1

FR3151881A1 - Aube comprenant une structure en matériau composite et un longeron métallique

Info

Publication number: FR3151881A1
Application number: FR2308276A
Authority: FR
Inventors: Vincent Lionel René MAISON; Antoine GALVE; Noe POYET; Jean-Baptiste BAYLAC
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2023-07-31
Filing date: 2023-07-31
Publication date: 2025-02-07
Also published as: WO2025027258A1

Abstract

L’invention concerne une aube (7) d’une turbomachine, comprenant : - une structure à profil aérodynamique (20) comprenant deux peaux (23) en vis-à-vis, les peaux (23) comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice ; - un longeron (21) comprenant une partie de pied d’aube (24) configurée pour être montée sur un moyeu d’un rotor de la turbomachine, une partie de pale (25) une partie d’échasse (26) s’étendant à l’extérieur de la structure à profil aérodynamique (20) entre la partie de pied d’aube (24) et la partie de pale (25), la partie de pale (25) comprenant un corps (27) raccordé à la partie de pied d’aube (24) et un bulbe (28) s’étendant radialement depuis le corps (27) ; l’aube (7) comprend en outre une pièce de liaison (22) entourant le longeron (21), la pièce de liaison (22) s’étendant radialement depuis la partie d’échasse (26) au-delà de la partie de pale (25), la pièce de liaison (22) étant solidaire du longeron (21), la pièce de liaison (22) contenant le longeron (21) étant disposée à l’intérieur de la structure à profil aérodynamique (20) entre les deux peaux (23). Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Aube comprenant une structure en matériau composite et un longeron métallique

DOMAINE DE L'INVENTION

L’invention concerne une aube comprenant une structure en matériau composite.

L’invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, une aube destinée à être utilisée dans un rotor de soufflante non-carénée de moteur d’aéronef (tels qu’un moteur de type « Open Rotor », c’est-à-dire dont la soufflante n’est pas carénée, présentant deux hélices tournantes ou un moteur de type USF pour « Unducted Single Fan » présentant un aubage mobile et un aubage fixe ou un turbopropulseur présentant une architecture avec une seule hélice) ou dans un rotor d’éolienne.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La conception des aubes de soufflante nécessite de prendre en compte des contraintes antagonistes.

D’un côté, le dimensionnement de ces aubes doit permettre des performances aérodynamiques optimales (maximiser le rendement et fournir la poussée tout en minimisant les pertes). L’amélioration des performances aérodynamiques de la soufflante tendant vers une augmentation du taux de dilution (BPR, en anglais ByPass Ratio), cela se traduit par une augmentation du diamètre externe, et donc de l’envergure de ces aubes.

D’un autre côté, il est également nécessaire de garantir une résistance aux contraintes mécaniques pouvant s’exercer sur ces aubes tout en limitant leur signature acoustique.

L’intérêt des moteurs à soufflante non-carénée est que le diamètre de la soufflante n’est pas limité par la présence d’un carénage, de sorte qu’il est possible de concevoir un moteur présentant un fort taux de dilution, et par conséquent une consommation réduite de carburant.

Ainsi, dans ce type de moteur, les aubes de la soufflante peuvent présenter une grande envergure.

Par ailleurs, lors des différentes phases, au sol ou en vol, les aubes de soufflante sont soumises à plusieurs contraintes comme l’ingestion (oiseaux, glace, corps étranger divers). Elles évoluent dans un environnement sévère avec de fortes disparités de température ou d’hydrométrie. Par exemple elles sont soumises aux intempéries.

Il est donc important d’optimiser les pales pour répondre à ces critères de sécurité tout en assurant des performances aérodynamiques viables.

Il a été proposé de réaliser ces aubes en matériau métallique. Si les aubes en matériau métallique ont une bonne résistance mécanique, elles présentent toutefois l’inconvénient d’avoir une masse relativement importante.

Afin de réduire cette masse, il est souhaitable de pouvoir fabriquer ces aubes en matériau composite.

Un but de l’invention est de proposer une aube comprenant un matériau composite adaptée pour être utilisée dans un environnement du type « Open Rotor » tout en étant capable de résister à des efforts aérodynamiques intenses, sous la contrainte d’un encombrement limité et d’une masse minimale.

Un autre but de l’invention est de proposer une aube comprenant un matériau composite adaptée pour être utilisée dans un environnement du type « Open Rotor » qui soit capable de retenir la pale en cas de rupture d’une partie de l’aube, notamment dans la zone de l’échasse qui est très contrainte.

Un autre but encore de l’invention est de proposer une aube comprenant un matériau composite adaptée pour être utilisée dans un environnement du type « Open Rotor » qui puisse être réalisée de manière simple et rapide, sans nécessiter un grand nombre d’opérations.

Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention une aube d’une turbomachine, comprenant :

- une structure à profil aérodynamique comprenant deux peaux en vis-à-vis, les peaux comprenant au moins un renfort fibreux densifié par une matrice ;

- un longeron comprenant une partie de pied d’aube configurée pour être montée sur un moyeu d’un rotor de la turbomachine, une partie de pale une partie d’échasse s’étendant à l’extérieur de la structure à profil aérodynamique entre la partie de pied d’aube et la partie de pale,

la partie de pale comprenant un corps raccordé à la partie de pied d’aube et un bulbe s’étendant radialement depuis le corps ;

l’aube comprend en outre une pièce de liaison entourant le longeron, la pièce de liaison s’étendant radialement depuis la partie d’échasse au-delà de la partie de pale, la pièce de liaison étant solidaire du longeron, la pièce de liaison contenant le longeron étant disposée à l’intérieur de la structure à profil aérodynamique entre les deux peaux.

L’invention selon le premier aspect est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- le corps est de forme cylindrique, le bulbe comportant une partie inférieure qui s’évase en s’étendant radialement depuis le corps ;

- le bulbe comporte une partie supérieure surmontant la partie inférieure, la partie supérieure étant configurée pour assurer une zone de rétention continue avec la structure à profil aérodynamique ;

- le bulbe est sphérique ou en forme d’ellipse sphérique ;

- la pièce de liaison épouse le bulbe ;

- le longeron est métallique ;

- la pièce de liaison est d’une pièce avec la structure à profil aérodynamique ;

- la pièce de liaison est rapportée à la structure à profil aérodynamique.

Selon un deuxième aspect, l’invention propose une soufflante comprenant un moyeu et des aubes selon le premier aspect s’étendant radialement à partir du moyeu, chaque aube étant montée rotative par rapport au moyeu autour d’un axe de calage respectif.

Selon un troisième aspect, l’invention propose moteur comprenant une soufflante selon le deuxième aspect de l’invention.

Selon un quatrième aspect, l’invention propose un procédé de fabrication d’une aube selon le premier aspect, comprenant les étapes suivantes :

S1 : réalisation du longeron

S2 : réalisation d’un premier renfort fibreux de la structure à profil aérodynamique, par exemple par un premier tissage tridimensionnel ;

S3 : réalisation d’un deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison autour du longeron, par exemple par un deuxième tissage tridimensionnel ;

S4 : insertion du longeron contenu dans la pièce de liaison dans le premier renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux et que la partie de pale se trouve à l’intérieur du premier renfort fibreux ;

S5 : placement de l’ensemble formé par le premier renfort fibreux, le deuxième renfort fibreux et le longeron dans un moule et injection d’une matrice dans l’ensemble de sorte à obtenir l’aube.

Selon un cinquième aspect, l’invention propose un procédé de fabrication d’une aube selon le premier aspect, comprenant les étapes suivantes :

S1 : réalisation du longeron ;

S3’ : réalisation du deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison dans le premier renfort fibreux par exemple par un deuxième tissage tridimensionnel différent du premier tissage tridimensionnel ;

S4’ : insertion du longeron dans le deuxième renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux et que la partie de pale se trouve à l’intérieur du deuxième renfort fibreux ;

DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

La représente de manière schématique un exemple de moteur incluant une soufflante non-carénée.

La illustre un exemple d’aéronef comprenant des moteurs conformes à un mode de réalisation de l’invention.

La représente de manière schématique une aube de soufflante et un mécanisme d’actionnement permettant de modifier l’angle de calage des aubes de la soufflante.

La est une vue d’un premier exemple de réalisation d’un longeron d’une aube logé dans une pièce de liaison conforme à l’invention.

La est un organigramme illustrant les étapes d’un procédé de fabrication d’une aube selon deux modes de réalisation.

Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En relation avec la , un moteur 1 représenté est un moteur de type « Open Rotor », en configuration couramment qualifiée de « pusher » (c’est-à-dire que la soufflante non-carénée est placée à l’arrière du générateur de puissance avec une entrée d’air située sur le côté, à droite sur la ).

Comme illustré sur la , le moteur 1 comprend une nacelle 2 destinée à être fixée à un fuselage d’un aéronef 100 et une soufflante 3 (ou hélice) non-carénée. La soufflante 3 comprend avantageusement deux rotors de soufflante contrarotatifs 4 et 5. Autrement dit, lorsque le moteur 1 est en fonctionnement, les rotors 4 et 5 sont entrainés en rotation par rapport à la nacelle 2 autour d’un même axe de rotation X (qui coïncide avec un axe principal du moteur), en sens opposés.

Dans l’exemple illustré sur la , le moteur 1 est un moteur de type « Open Rotor » en configuration « pusher » à rotors de soufflante contrarotatifs. Cependant, l’invention n’est pas limitée à cette configuration. L’invention s’applique également à des moteurs de type « Open Rotor » en configuration « puller » (c’est-à-dire que la soufflante est placée en amont du générateur de puissance avec une entrée d’air située avant, entre ou juste derrière les deux rotors de soufflante).

En outre, l’invention s’applique également à des moteurs présentant des architectures différentes, telles qu’une architecture comprenant un rotor de soufflante comprenant des aubes mobiles et un stator de soufflante comprenant des aubes fixes, ou bien un unique rotor de soufflante.

L’invention est applicable à des architectures de type turbopropulseur (comprenant un unique rotor de soufflante), ainsi qu’à des rotors d’éolienne.

Dans la présente demande, on appelle axe X, l’axe de rotation du rotor de la soufflante 4, 5 (ou de l’hélice). La direction axiale correspond à la direction de l'axe X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Chaque aube 7 est montée rotative par rapport au moyeu 6 autour d’un axe de calage Y respectif : cet axe de calage Y s’étend suivant une direction globalement radiale par rapport à l’axe X. Enfin, interne (respectivement, intérieur) et externe (respectivement, extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément.

L’aube 7 est ainsi définie par rapport à l’axe X du rotor sur lequel elle est destinée à être montée et son axe Y de calage.

Sur la , chaque rotor de soufflante 4, 5 comprend un moyeu 6 (ou moyeu d’aubage) monté rotatif par rapport à la nacelle 2 et une pluralité d’aubes 7 fixées au moyeu 6. Les aubes 7 s’étendent sensiblement radialement par rapport à l’axe de rotation X du rotor.

Comme illustré sur la , la soufflante 3 comprend un mécanisme d’actionnement 8 permettant de modifier collectivement l’angle de calage des aubes 7 des rotors, afin d’adapter les performances du moteur aux différentes phases de vol. A cet effet, chaque aube 7 comprend une pièce d’attache 9 (ou moyeu d’aube) disposée en pied d’aube. La pièce d’attache 9 est montée rotative par rapport au moyeu 6 autour d’un axe de calage Y. Plus précisément, la pièce d’attache 9 est montée rotative à l’intérieur d’un logement 10 ménagé dans le moyeu 6, par l’intermédiaires de billes 11 ou d’autres éléments roulants.

En variante, chaque aube 7 peut comprendre un pied d’aube cylindrique configuré pour être connecté directement au moyeu 6 par l’intermédiaire de paliers.

Le mécanisme d’actionnement 8 comprend par exemple un actionneur 12 comprenant un corps 13 fixé au moyeu 6 et une tige 14 propre à être entrainée en translation par rapport au corps 12. Le mécanisme d’actionnement 8 comprend en outre une glissière annulaire 15 montée solidaire de la tige 14 et un pion 16 monté solidaire de la pièce d’attache 9. Le pion 16 est propre à coulisser dans la glissière 15 et à tourner par rapport à la glissière 15, de manière à convertir un mouvement de translation de la tige 14 est un mouvement de rotation de la pièce d’attache 9, et par conséquent un mouvement de rotation de l’aube 7 par rapport au moyeu 6 autour de son axe de calage Y.

L’aube 7 comprend une structure à profil aérodynamique 20 (ou pale 20) propre à être placée dans un flux d’air lorsque le moteur 1 est en fonctionnement afin de générer une portance, un longeron 21 entouré d’une pièce de liaison 22 (ou chaussette).

La pale 20 comprend deux peaux 23, qui sont raccordées l’une à l’autre et s’étendent globalement l’une en face de l’autre. Les peaux 23 sont conformées de sorte à définir ensemble un intrados, un extrados, un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube 7. De manière connue en soi, le bord d’attaque est configuré pour s’étendre en regard de l'écoulement des gaz entrant dans le moteur 1. Il correspond à la partie antérieure d'un profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'intrados et en un écoulement extrados. Le bord de fuite quant à lui correspond à la partie postérieure du profil aérodynamique, où se rejoignent les écoulements intrados et extrados.

Les peaux 23 de la structure à profil aérodynamique 20 sont réalisées dans un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. Elles sont donc monolithiques et sont réalisées d’une seule pièce selon un mode de réalisation non limitatif.

Le renfort fibreux peut être formé à partir d’une préforme fibreuse en une seule pièce avec épaisseur évolutive. Les fibres du renfort fibreux comprennent au moins l’un des matériaux suivants : carbone, verre, aramide, polypropylène et/ou céramique. Le renfort fibreux peut comprendre des arrangements fibreux tissés (bidimensionnels ou tridimensionnels), tressés, tricotés ou stratifiés. La matrice comprend typiquement une matière organique (thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère) ou une matrice en carbone. Par exemple, la matrice comprend une matière plastique, typiquement un polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide.

Comme visible sur la , le longeron 21 comprend une partie de pied d’aube 24 qui s’étend à l’extérieur de la pale 20, une partie de pale 25 qui est disposée à l’intérieur de la pale 20, entre les deux peaux 23 et une partie d’échasse 26 qui s’étend entre la partie de pied d’aube 24 et la partie de pale 25. La partie de pied d’aube 24 est configurée pour être insérée dans le moyeu 6, le cas échéant par l’intermédiaire d’une pièce d’attache 9. La partie d’échasse 26 correspond à la zone du longeron 21 qui s’étend entre la sortie du moyeu 6 et la pale 20.

Le longeron 21 est avantageusement réalisé en métal et en une seule pièce : la partie de pied d’aube 24, la partie de pale 25 et la partie d’échasse 26 sont donc monolithiques. Le matériau métallique du longeron 21 peut comprendre l’un au moins des matériaux suivants : de l’acier, du titane, un alliage de titane (en particulier du TA6V, comprenant du titane, de l’aluminium, du vanadium et des traces de carbone, de fer, d’oxygène et d’azote), un superalliage à base de nickel tel que de l’Inconel, un alliage d’aluminium. La fabrication du longeron 21 en métal peut faire intervenir plusieurs procédés spécifiques comme l’usinage, la forge, le formage, la fonderie ou encore la fabrication additive (impression 3D).

Afin de résister à des efforts aérodynamiques intenses, la partie de pale 25 du longeron 21 comprend un corps 27 principal raccordé à la partie de pied d’aube 24 et un bulbe 28 qui s’étend d’abord radialement en s’évasant depuis un sommet du corps 27 en s’éloignant progressivement de l’axe de calage Y puis en convergent vers l’axe de calage Y. Le bulbe 28 est dont une structure fermée qui comprend un renflement 28a inférieur qui s’étend depuis le corps principal 27 et une partie supérieure 28b qui s’étend depuis le renflement 28a pour fermer le longeron 21.

Le bulbe 28 est de préférence sphérique (comme sur la ) ou en forme d’ellipse sphérique c’est dire qu’il est plus que large.

De manière plus générale, le bulbe 28 confère au longeron 21 une forme générale évasée, renflée ou bombée au niveau de la jonction avec le corps 27 principal dans la pale 20.

Le longeron 21 est avantageusement entouré d’une pièce de liaison 22 qui s’étend depuis la partie d’échasse 26 dans la partie de pale 25. La pièce de liaison 22 est avantageusement réalisée dans un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. La pièce de liaison 22 est donc comme la structure à profil aérodynamique 20 réalisée en matériau composite. La pièce de liaison 22 est en contact avec la pale 20.

La pièce de liaison 22 loge donc entièrement le longeron 21. Ainsi, l’ensemble longeron 21 et pièce de liaison 22 forme l’âme de l’aube 7.

La pièce de liaison 22 peut prendre plusieurs formes pourvu qu’elle entoure complètement le longeron 21 : elle peut comprendre une partie 22a inférieure s’étendant depuis la partie d’échasse par exemple cylindrique surmontée d’une partie 22b supérieure s’étendant depuis la partie 22a inférieur de la pièce de liaison 22.

La partie 22b supérieure de la pièce de liaison 22 est telle qu’elle ne présente pas d’arêtes vives pour permettre une jonction avec le profil 20 de la pale qui soit lisse.

La pièce de liaison 22 est toujours tissée autour du bulbe 28 longeron 21. Ensuite, il s’agit :

D’insérer l’ensemble formé par le longeron 21 et la pièce de liaison 22 dans une préforme disposant d’une cavité dédiée et de procédé à l’injection de résiine (co-injection) ;
D’insérer l’ensemble formé par le longeron 21 et la pièce de liaison 22 dans une préforme en procédé à un tissage entre la pièce de liaison 22 et la cavité de la préforme puis de procéder à l’injection de la résine.

Dans ce dernier cas, on distingue la cavité ménagée pour loger un longeron classique par l’ouverture. Le longeron 21 est maintenue par un tissage 3D de la pièce de liaison 22 autour du bulbe 28 puis inséré dans la préforme. Dans une cavité classique, le bulbe n’aurait pas de tissage 3D de maintien autour car la cavité serait entièrement ouverte sur le dessous.

Ainsi, la pièce de liaison 22 en matériau composite est solidarisée avec la pale 20 tout en contenant le longeron 21.

La forme du longeron 21 ici décrit inclut une plus grande surface de contact avec le composite tissé de la pale et une zone de rétention d’une forme sphérique (la partie supérieure 28b du bulbe 28). Ainsi, si la pale 20 semble vouloir s’échapper par force centrifuge, le longeron 21 exercera un effort contraire pour la retenir. En particulier, lors de la rotation de la soufflante, les forces centrifuges « tireront » les pales vers l’extérieur. En effort contraires, les pales exerceront un effort de maintien vers l’intérieur (si non assuré, il s’agit d’une perte de pale).

En effet, la géométrie de longeron 21 présentant notamment cette forme enflée en partie 28a inférieure permet de retenir d’une part la pièce de liaison 22 autour et de retenir les peaux 23 de la pale 20. En effet, sous l’effet des efforts centrifuges orientés dans la direction radiale, la pièce de liaison 22 reprend les efforts et la liaison entre la pièce de liaison 22 et la pale 20 empêche la pale 20 de s’échapper.

Sur un longeron sans bulbe (par exemple droit, les efforts sont repris sur les pentes de rétention du longeron, limités en angle pour l’insertion. La forme du longeron de l’invention avec un bulbe permet d’avoir un contre-appui complet pour retenir les efforts créés par la force centrifuge. Les efforts sont repris par le bulbe 28 au lieu de s’exercer sur le contour de la pièce de liaison 22, retenant ainsi la pale 20 complète.

D’un point de vue mécanique, le longeron 21 permet également d’augmenter la raideur de la structure de l’aube 7 tout en conservant une masse réduite.

Dans une forme de réalisation, le longeron s’étend sur environ 15% de la pale et la pièce de liaison 22 sur environ 30% de la pale 20.

Les épaisseurs minimums des composites sont comprises entre 5 mm et 7,2 mm. Il s’ensuit que les dimensions du bulbe soient inférieures à l’espace entre les peaux 23 assurant une épaisseur de composite minimale. Bien entendu, ceci est variable en fonction du volume aérodynamique retenu pour la pale 20.

La partie de pied d’aube 24 est avantageusement en forme de demi-sphère.

Le longeron 21 peut être creux. En variante, une partie seulement du longeron 21 peut être creuse et le reste du longeron 21 pouvant être plein (solide). Selon une autre variante encore, la totalité du longeron 21 est pleine (solide).

Exemple de procédé de fabrication

En relation avec la , une aube 7 selon l’invention peut être obtenue conformément aux étapes suivantes.

Au cours d’une étape S1, le longeron 21 est fabriqué. Toute méthode conventionnelle peut être utilisée ici, dont l’usinage, la forge, le formage, la fonderie ou encore la fabrication additive (impression 3D) pour la réalisation du longeron 21.

Au cours d’une étape S2, un premier renfort fibreux de la pale 20 est réalisé. Le premier renfort fibreux peut être réalisé par tissage tridimensionnel sur un métier à tisser de type jacquard. Lors du tissage, des faisceaux de torons de chaine (ou torons de chaine) sont disposés en plusieurs couches. Des torons de trame T sont entrelacés avec les torons de chaine C de manière à lier les différentes couches de torons de chaines C entre elles. Le tissage tridimensionnel peut être un tissage à armure « interlock ». Par « interlock », on désigne une armure de tissage dans laquelle chaque couche de torons de trame lie plusieurs couches de torons de chaine avec tous les torons d’une même colonne de trame ayant le même mouvement dans le plan de l’armure.

D’autres types de tissages tridimensionnels connus peuvent être utilisés, comme notamment ceux décrits dans le document WO 2006/136755.

Selon un premier mode de réalisation, ensuite dans une étape S3, est réalisé un deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison 22 autour du longeron 21. Ce deuxième renfort fibreux est réalisé selon une technique similaire pour réaliser le premier renfort fibreux. Selon ce mode de réalisation, la pièce de liaison 22 est tissée directement autour du longeron 21.

Ensuite, dans une étape S4, le longeron 21 contenu dans la pièce de liaison 22 est inséré dans le premier renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube 24 se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux et que la partie de pale 25 se trouve à l’intérieur du premier renfort fibreux.

Afin de permettre l’insertion (étape S4) du longeron 21 contenu dans la pièce de liaison 22 dans la pale 20, une déliaison est réalisée dans le premier renfort fibreux.

Selon un deuxième mode de réalisation, dans une étape S3’ le deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison 22 est directement formé dans le premier renfort fibreux de la pale 20. Il s’agit plutôt que de prévoir une simple cavité de prévoir, ici, un arrangement spécifique pour le longeron 21 afin de favoriser son maintien. Contrairement au premier mode de réalisation, ici la pièce de liaison 22 est d’une pièce avec le premier renfort fibreux de la pale 20.

Ensuite, dans une étape S4’, le longeron 21 est inséré dans le deuxième renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube 24 se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux 23 et que la partie de pale 25 se trouve à l’intérieur du premier renfort fibreux.

De manière complémentaire, le premier et le deuxième renforts fibreux sont liés entre eux.

Selon un troisième mode de réalisation, un seul renfort fibreux est réalisé et comprend un seul bloc ayant la structure aérodynamique et la pièce de liaison pour le longeron. Dès lors l’insertion du longeron se fait ensuite dans la pièce de liaison.

Quel que soit le premier ou le deuxième mode de réalisation, au cours d’une étape S5, l’ensemble ainsi obtenu, formé du longeron 21, du premier renfort fibreux et de la pièce de liaison 22 est placé dans un moule présentant une cavité ayant la forme de la pièce finale moulée (à savoir l’aube 7) et de la matière plastique (la « matrice » de la pale) est injectée dans le moule de manière à imprégner le premier renfort fibreux et le deuxième renfort fibreux. L’injection de matière plastique peut être réalisée par une technique d’injection du type RTM ou VARRTM. La matière plastique injectée est par exemple une composition liquide thermodurcissable contenant un précurseur organique du matériau de la matrice. Le précurseur organique se présente habituellement sous forme d’un polymère, tel qu’une résine, éventuellement dilué dans un solvant.

De manière connue en soi, la matière plastique est chauffée de manière à provoquer une polymérisation de la matière plastique, par exemple par réticulation. A cet effet, le moule est placé dans une étuve. La pièce obtenue est ensuite démoulée puis, optionnellement, détourée par usinage afin de supprimer les sur-longueur et d’obtenir une pièce présentant la forme désirée, malgré une éventuelle rétractation des fibres du renfort fibreux pendant la polymérisation de la matière plastique.

Ensuite, au cours d’une étape S6, une pièce d’attache 9 peut le cas échéant être rapportée et fixée sur le pied de l’aube 7, autour de la partie de pied d’aube 24 du longeron 21. Elle peut notamment être obtenue par usinage afin de former la cavité dont la forme et les dimensions correspondent à celles de la partie de pied d’aube 24. Optionnellement, la pièce d’attache 9 peut être réalisée en deux parties afin de pouvoir être rapportée et fixée autour de la partie de pied d’aube 24 grâce à deux bagues dédiées, par exemple par frettage, vissage, soudage ou encore à l’aide d’un collier de serrage. L’étape S6 de fixation de la pièce d’attache 9 peut donc être réalisée avant ou après l’injection (étape S5). Avantageusement, le matériau constitutif de la pièce d’attache 9 peut être différent de celui du longeron 21.

Claims

Aube (7) d’une turbomachine, comprenant :
- une structure à profil aérodynamique (20) comprenant deux peaux (23) en vis-à-vis, les peaux (23) comprenant au moins un renfort fibreux densifié par une matrice ;
- un longeron (21) comprenant une partie de pied d’aube (24) configurée pour être montée sur un moyeu d’un rotor de la turbomachine, une partie de pale (25) une partie d’échasse (26) s’étendant à l’extérieur de la structure à profil aérodynamique (20) entre la partie de pied d’aube (24) et la partie de pale (25) ;
la partie de pale (25) comprenant un corps (27) raccordé à la partie de pied d’aube (24) et un bulbe (28) s’étendant radialement depuis le corps (27) ;
l’aube (7) comprend en outre une pièce de liaison (22) entourant le longeron (21), la pièce de liaison (22) s’étendant radialement depuis la partie d’échasse (26) au-delà de la partie de pale (25), la pièce de liaison (22) étant solidaire du longeron (21), la pièce de liaison (22) contenant le longeron (21) étant disposée à l’intérieur de la structure à profil aérodynamique (20) entre les deux peaux (23).
Aube (7) selon la revendication 1, dans laquelle le corps (27) est de forme cylindrique, le bulbe (28) comportant une partie inférieure (28a) qui s’évase en s’étendant radialement depuis le corps (27).
Aube (7) selon la revendication 2, dans laquelle le bulbe (28) comporte une partie supérieure (28b) surmontant la partie inférieure (28a), la partie supérieure étant configurée pour assurer une zone de rétention continue avec la structure à profil aérodynamique (20).
Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le bulbe (28) est sphérique ou en forme d’ellipse sphérique.
Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle la pièce de liaison (22) épouse le bulbe (28).
Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le longeron (21) est métallique.
Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la pièce de liaison (22) est d’une pièce avec la structure à profil aérodynamique (20).
Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la pièce de liaison (22) est rapportée à la structure à profil aérodynamique (20).
Soufflante (3) comprenant un moyeu (6) et des aubes (7) selon l’une des revendications 1 à 8 s’étendant radialement à partir du moyeu (6), chaque aube (7) étant montée rotative par rapport au moyeu autour d’un axe de calage (Y) respectif.
Moteur (1) comprenant une soufflante (3) selon la revendication 9.
Procédé de fabrication d’une aube (7) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes :
S1 : réalisation du longeron (21) ;
S2 : réalisation d’un premier renfort fibreux de la structure à profil aérodynamique (20), par exemple par un premier tissage tridimensionnel ;
S3 : réalisation d’un deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison (22) autour du longeron (21), par exemple par un deuxième tissage tridimensionnel ;
S4 : insertion du longeron (21) contenu dans la pièce de liaison (22) dans le premier renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube (24) se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux (23) et que la partie de pale (25) se trouve à l’intérieur du premier renfort fibreux (23) ;
S5 : placement de l’ensemble formé par le premier renfort fibreux (23), le deuxième renfort fibreux (26) et le longeron (21) dans un moule et injection d’une matrice dans l’ensemble de sorte à obtenir l’aube (7).
Procédé de fabrication d’une aube (7) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes :
S1 : réalisation du longeron (21) ;
S2 : réalisation d’un premier renfort fibreux de la structure à profil aérodynamique (20), par exemple par un premier tissage tridimensionnel ;
S3’ : réalisation d’un deuxième renfort fibreux de la pièce de liaison (22) dans le premier renfort fibreux, par exemple par un deuxième tissage tridimensionnel différent du premier tissage tridimensionnel ;
S4’ : insertion du longeron (21) dans le deuxième renfort fibreux de sorte que la partie de pied d’aube (24) se trouve à l’extérieur du premier renfort fibreux (23) et que la partie de pale (25) se trouve à l’intérieur du deuxième renfort fibreux (23) ;
S5 : placement de l’ensemble formé par le premier renfort fibreux (23), le deuxième renfort fibreux (26) et le longeron (21) dans un moule et injection d’une matrice dans l’ensemble de sorte à obtenir l’aube (7).