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FR3100834A1 - Virole annulaire acoustique de turbomachine et procede de fabrication associe - Google Patents

Virole annulaire acoustique de turbomachine et procede de fabrication associe Download PDF

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FR3100834A1
FR3100834A1 FR1910062A FR1910062A FR3100834A1 FR 3100834 A1 FR3100834 A1 FR 3100834A1 FR 1910062 A FR1910062 A FR 1910062A FR 1910062 A FR1910062 A FR 1910062A FR 3100834 A1 FR3100834 A1 FR 3100834A1
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FR
France
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annular
shroud
sound insulation
honeycomb structure
turbomachine
Prior art date
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FR1910062A
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Inventor
Vincent Pascal Fiore
Alexandre Branco
Clément BOUROLLEAU
Serge Domingues
Anwer Siraj
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
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Abstract

Un aspect de l’invention concerne une virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine s’étendant suivant un axe longitudinal (A), comportant une structure interne (210) alvéolaire présentant une face inférieure et une face supérieure recouvertes par une peau (211, 212) en matériau stratifié, caractérisée en ce que la virole annulaire d’isolation acoustique (200) comporte au moins un élément de montage (217) pour assurer une fixation amovible de ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200), ledit au moins élément de montage (217) comportant une portion intégrée dans ladite structure interne (210) alvéolaire. Figure de l’abrégé : Figure 5.

Description

VIROLE ANNULAIRE ACOUSTIQUE DE TURBOMACHINE ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
Le domaine technique de l’invention est celui des carters de soufflante de turbomachine, et plus particulièrement des viroles annulaires acoustiques des carters de soufflante de turbomachine.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE
La figure 1 représente partiellement une soufflante de turbomachine. De façon classique, une turbomachine comporte d’amont en aval, c’est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines.
La soufflante 1 comporte une roue à aubes 2 qui est entourée par un carter 3 de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante.
Comme illustré à la figure 2, la carter 3 de soufflante comporte typiquement une paroi sensiblement cylindrique d’axe de révolution A qui s’étend autour des aubes de soufflante de la turbomachine. Le carter 3 présente également en amont une première bride annulaire de fixation 3’, dite bride annulaire amont de fixation et en aval une deuxième bride de fixation 3’’, dite bride annulaire aval de fixation, les brides annulaires de fixation 3’, 3’’ étant positionnées à chacune des extrémités axiales du carter 3.
La figure 3 est une vue en coupe à caractère schématique illustrant un carter 3 de soufflante selon l’art antérieur.
Le carter 3 de soufflante est lié en amont à une manche d’entrée d’air 5, via la bride annulaire amont de fixation 3’, et en aval à une virole de carter intermédiaire 6, via la bride annulaire aval de fixation 3’’.
La partie interne de la paroi cylindrique du carter 3 est recouverte, au niveau d’une zone acoustique amont 7 et d’une zone acoustique aval 8, par des viroles d’isolation acoustique destinées à absorber les ondes sonores générées par la soufflante de la turbomachine.
Ces viroles d’isolation acoustique comprennent en général une structure interne annulaire en nid d’abeille dont les faces interne et externe sont chacune recouvertes d’une peau composite qui peut être multi-perforée pour améliorer le traitement thermique.
Concernant la zone acoustique amont 7, il a été proposé dans la demande de brevet FR-A1-2935017, de fixer une virole annulaire monobloc d’isolation acoustique sur la paroi interne du carter 3, au niveau de la zone acoustique amont 7, notamment pour limiter le nombre de vis de fixation nécessaires. En pratique, la maintenance d’une telle virole annulaire monobloc d’isolation acoustique est difficile à réaliser étant donné qu’il est nécessaire d’immobiliser la turbomachine pour procéder au remplacement d’une virole endommagée.
Il existe donc un besoin de solution permettant de monter et de démonter, rapidement et aisément, une virole annulaire monobloc d’isolation acoustique de la paroi interne du carter de turbomachine.
En réponse à cette problématique, de nombreuses solutions ont été proposées.
Par exemple, la Demanderesse a proposé, dans la demande de brevet FR 2 997 725, un carter de turbomachine, comportant une paroi sensiblement cylindrique, et une virole annulaire monobloc d’isolation acoustique montée à l’intérieur de la paroi au moyen de pattes élastiquement déformables. Les pattes élastiquement déformables solidaires de la virole annulaire monobloc présentent des orifices permettant l’engagement de l’extrémité de vis de fixation fixés sur le carter. Un tel carter propose donc un système de fixation permettant un montage/démontage aisé de la virole amont, en particulier sous l’aile d’un avion, c’est-à-dire sans avoir besoin de déposer la turbomachine. Compte tenu de l’élasticité des pattes, il est cependant difficile d’assurer avec précision le positionnement de la virole annulaire monobloc à l’intérieur de la paroi cylindrique du carter. De telles pattes peuvent également se déformer facilement ou se fissurer sous l’effet des contraintes mécaniques ou thermiques appliquées lors du fonctionnement.
La demande de brevet FR 2 997 726, également au nom de la Demanderesse, propose un carter de turbomachine comportant une paroi sensiblement cylindrique et une virole annulaire monobloc d’isolation acoustique montée radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique du carter, la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique comportant une surface annulaire radialement externe équipée de premiers organes de fixation montés en saillie par rapport à la surface annulaire, la paroi cylindrique du carter comportant une surface annulaire radialement interne équipées de seconds organes de fixation en saillie par rapport à la surface annulaire, les premiers et seconds organes de fixation étant solidarisés de manière démontable. Les organes de fixation en saillie sont par exemple formés par des pattes métalliques fixées à la virole d’isolation acoustique et à la paroi du carter, et la fixation de manière démontable entre les deux pattes métalliques étant assurée par l’intermédiaire d’un système vis-écrou.
La demande de brevet FR 3 005 100, au nom de la Demanderesse, propose un carter de turbomachine comportant une paroi sensiblement cylindrique, s’étendant suivant un axe longitudinal, et une virole annulaire monobloc d’isolation acoustique montée radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique du carter de manière sensiblement coaxiale, la virole annulaire d’isolation acoustique comportant une surface annulaire radialement externe équipée de premiers organes de fixation montés en saillie par rapport à ladite surface, comprenant un premier élément fixé sur ladite surface annulaire radialement externe de ladite virole annulaire d’isolation acoustique par collage ou rivetage et un second élément monté coulissant dans le premier élément, et présentant une forme de L, la paroi cylindrique du carter comportant une surface annulaire radialement interne équipée de seconds organes de fixation en saillie, par rapport à ladite surface annulaire radialement interne, présentant une forme de L, fixés sur ladite surface annulaire radialement interne du carter par des vis. Les seconds éléments en forme de L des premiers organes et les seconds organes en forme de L sont fixés l’un à l’autre de manière amovible par l’intermédiaire de l’une de leur branches forme le L muni d’un trou de passage de vis, par un système vis-écrou.
Ces solutions nécessitent de fabriquer et d’assembler un grand nombre d’organes de fixation pour assurer la fixation de la virole annulaire d’isolation acoustique sur le carter, ce qui augmente le temps d’une opération de maintenance et donc le temps d’immobilisation de l’avion.
La multiplication des organes de fixation précités pour réaliser la solidarisation de la virole annulaire d’isolation acoustique sur le carter alourdit de manière significative le carter.
De plus, ce type d’organe de fixation nécessite un collage, un vissage ou encore un rivetage préalable sur la virole annulaire d’isolation acoustique et sur le carter, ce qui augmente également considérablement les opérations de fabrication et d’assemblage de telles pièces.
Dans ce contexte, la présente invention propose une solution simple, efficace, économique permettant de répondre aux inconvénients précités de la technique antérieure.
A cette fin, l’invention concerne une virole annulaire d’isolation acoustique d’un carter de turbomachine s’étendant suivant un axe longitudinal, comportant une structure interne alvéolaire présentant une face inférieure et une face supérieure recouvertes par une peau en matériau stratifié, caractérisée en ce que la virole annulaire d’isolation acoustique comporte au moins un élément de montage pour assurer une fixation amovible de ladite virole annulaire d’isolation acoustique, ledit au moins élément de montage comportant une portion intégrée dans ladite structure interne alvéolaire.
Outre les caractéristiques évoquées dans le paragraphe précédent, la virole annulaire d’isolation acoustique selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • ledit au moins un élément de montage comporte une portion intégrée dans la structure interne alvéolaire et solidarisée par polymérisation d’une résine ;
  • la virole comporte une surface annulaire radialement externe, ledit au moins un élément de montage comportant une portion faisant saillie par rapport à la surface annulaire radialement externe ;
  • la virole comporte au niveau de sa surface annulaire radialement externe au moins un renfoncement s’étendant axialement, selon l’axe A, sur toute la longueur de la virole annulaire d’isolation acoustique, ladite portion faisant saillie par rapport à la surface annulaire radialement externe étant positionnée au niveau dudit au moins un renfoncement ;
  • ledit au moins un renfoncement présente une profondeur, selon une direction radiale, et en ce que ledit moins un élément de montage présente une hauteur radiale supérieure à ladite profondeur ;
  • ledit au moins un élément de montage est positionné au niveau du plan médian de ladite virole annulaire d’isolation acoustique ;
  • ledit au moins un élément de montage présente une forme de secteur d’anneau ;
  • ledit au moins un élément de montage est en matériaux composites ;
  • ledit au moins un élément de montage présente un orifice (218) de passage de vis.
L’invention a également pour objet un carter de turbomachine caractérisé en ce qu’il comporte :
  • une paroi annulaire s’étendant suivant un axe longitudinal présentant une surface annulaire radialement interne et une surface annulaire radialement externe ;
  • une virole annulaire d’isolation acoustique selon l’invention, montée radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire et sensiblement coaxiale à ladite paroi annulaire, ladite virole annulaire d’isolation acoustique présentant une pluralité d’éléments de montage répartis sur le pourtour de ladite virole ;
  • des organes de fixation amovible de ladite virole annulaire d’isolation acoustique répartis autour dudit axe longitudinal et dans un espace annulaire s’étendant entre la virole annulaire d’isolation acoustique et la paroi annulaire, chacun desdits organes de fixation présentant une portion faisant saillie par rapport à ladite paroi annulaire en contact avec un élément de montage de ladite virole annulaire d’isolation acoustique, lesdits organes de fixation et lesdits éléments de montage étant solidarisés par des moyens de vissage.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une virole annulaire d’isolation acoustique de carter de soufflante de turbomachine selon l’invention comportant les étapes suivantes :
  • une étape de mise en forme d’une structure interne alvéolaire ;
  • une étape d’usinage dans un même plan d’une pluralité de rainures répartis à la circonférence de la structure interne ;
  • une étape d’insertion d’un élément de montage dans chacune desdites les rainures ;
  • une étape de positionnement de peaux, fabriquées à partir de plis de fibres de renfort préimprégnées d’une résine polymérique, sur les différentes faces de la structure interne alvéolaire ;
  • une étape de polymérisation de ladite résine polymérique sous des conditions de pression et de température.
Alternativement, le procédé de fabrication d’une virole annulaire d’isolation acoustique de carter de soufflante de turbomachine selon l’invention peut comporter les étapes suivantes :
  • une étape de mise en forme d’une structure interne alvéolaire ;
  • une étape de positionnement de peaux, fabriquées à partir de plis de fibres de renfort préimprégnées d’une résine polymérique, sur les différentes faces de la structure interne alvéolaire ;
  • une étape de polymérisation de ladite résine polymérique sous des conditions de pression et de température de manière à former un panneau annulaire intermédiaire ;
  • une étape d’usinage, dans un même plan, d’une pluralité de rainures répartis à la circonférence dudit panneau annulaire intermédiaire ;
  • une étape d’insertion d’un élément de montage dans chacune desdites rainures ;
  • une étape de mise en température pour polymérisation desdits éléments de montage avec ledit panneau annulaire intermédiaire.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
Les figures ne sont présentées qu’à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
déjà décrite montre partiellement une vue en coupe d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique.
déjà décrite montre une vue en perspective d’un carter de soufflante selon l’état de la technique.
déjà décrite montre une coupe partielle à caractère schématique d’un carter de soufflante selon l’état de la technique.
est une vue de l’amont d’un carter de soufflante de turbomachine comportant une virole annulaire d’isolation acoustique selon l’invention montée coaxialement à l’intérieur du carter.
est une vue en perspective d’une portion de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 4.
est une vue en coupe, selon un plan A-A perpendiculaire à l’axe A de la turbomachine, de la portion de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 5.
illustre schématiquement un exemple de composition de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 5.
illustre une vue en perspective, en éclaté, de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 5.
est un schéma synoptique illustrant les principales étapes d’un premier exemple de fabrication de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 5.
est un schéma synoptique illustrant les principales étapes d’un deuxième exemple de fabrication de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique illustrée à la figure 5.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Dans le présent exposé, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence au sens de circulation ou d’écoulement des flux de gaz dans la turbomachine circulant de l’amont vers l’aval.
Une turbomachine s’étend selon un axe longitudinal A autour duquel la turbomachine présente une symétrie de révolution. Dans l’ensemble de la description et dans les revendications, on entend par « direction axiale » une direction qui est parallèle à l’axe longitudinal X, et par « direction radiale » une direction qui est perpendiculaire à l’axe longitudinal. De plus, les termes « axial », « radial », « axialement » et « radialement » sont utilisés en référence aux directions axiale et radiale. Par ailleurs, les termes « interne », « externe », « intérieur », « extérieur », « intérieurement » et « extérieurement » sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte qu’une partie interne (ou intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal A de la turbomachine qu’une partie externe (ou extérieure) du même élément.
La illustre une vue de l’amont d’un carter 100 de soufflante de turbomachine comportant une virole annulaire d’isolation acoustique 200 selon l’invention montée à l’intérieur du carter.
La est une vue en perspective d’une portion de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique 200, illustrée à la figure 4.
La est une vue en coupe, selon le plan A-A perpendiculaire à l’axe A de la turbomachine, de la portion de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique 200 illustrée à la figure 5.
Dans l’exemple de réalisation représenté à la , le carter 100 est un carter de soufflante de turbomachine.
Un tel carter 100 fait partie d’une nacelle qui entoure le moteur de la turbomachine et à l’intérieur de laquelle tourne une soufflante qui génère un flux d’air secondaire qui s’écoule de l’amont vers l’aval entre la nacelle et le moteur, et fournit une partie de la poussée produite par la turbomachine.
Le carter 100 comprend une paroi annulaire 110 de forme sensiblement cylindrique, s’étendant suivant l‘axe de révolution A et comportant une surface annulaire radialement interne 111 et une surface annulaire radialement externe 112.
La paroi annulaire 110 est par exemple réalisé en matériaux composites. Par exemple, elle est réalisée à partir d’une préforme de fibres tissées, par exemple tridimensionnelles, et densifiées par une résine polymérique.
La surface annulaire radialement interne 111 est destinée à recevoir et à maintenir la virole annulaire d’isolation acoustique 200.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200, illustrée plus précisément à la , est formée d’une seule pièce (appelé OPB, acronyme de One Piece Barrel en langue anglaise). La virole annulaire d’isolation acoustique 200 est montée radialement à l’intérieur de la paroi annulaire 110 du carter 100, de manière sensiblement coaxiale par rapport à cette paroi annulaire 110 de manière à délimiter un espace annulaire E entre la virole annulaire d’isolation acoustique 200 et la paroi annulaire 110.
La virole annulaire, ou panneau annulaire, d’isolation acoustique 200 est fixée à l’intérieur du carter 100 au moyen d’organes de fixation (non représentés), solidarisés sur la surface annulaire radialement interne 111 de la paroi annulaire 110, et autorisant le démontage de la virole annulaire 200, en particulier sous l’aile d’un avion et sans dépose de la turbomachine, lors d’une opération de maintenance.
En référence à la et à la [Fig 7], la virole annulaire d’isolation acoustique 200 comporte une structure en nid d’abeille présentant une structure interne 210 alvéolaire dont les faces supérieure, inférieure et latérales sont chacune recouvertes d’une peau 211, 212, 213 en matériau stratifié.
Les peaux 211, 212, 213 sont pleines ou perforées. Avantageusement, la peau 211 radialement interne est perforée par une pluralité d’orifices 215, et la peau 212 radialement externe est pleine et/ou perforée.
Typiquement, la virole annulaire d’isolation acoustique 200 est un panneau simple couche, c’est-à-dire comprenant un étage unique de structure interne 210 alvéolaire.
Selon une variante de réalisation, la virole annulaire d’isolation acoustique 200 est un panneau à double couche, c’est-à-dire comprenant deux étages de structure interne alvéolaire, les deux étages de structure interne alvéolaire étant séparés par une peau intermédiaire, préférentiellement perforée.
Selon une autre variante de réalisation, la virole annulaire d’isolation acoustique 200 peut comporter en outre une couche de matériau abradable, en particulier dans la zone de la virole annulaire entoure les aubes de soufflante.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200 comporte au niveau de sa surface annulaire radialement externe 202 des renfoncements 216 s’étendant axialement, selon l’axe A, sur toute la longueur axiale de la virole annulaire 200. Les renfoncements 216 sont décalés angulairement les uns des autres et sont régulièrement répartis sur toute la circonférence de la virole annulaire d’isolation acoustique 200. La virole annulaire d’isolation acoustique 200 comporte par exemple treize renfoncements 216 visibles à la  ; un seul renfoncement étant représenté sur la [Fig 5] et sur la [Fig 6].
Au niveau de chacun des renfoncements 216, la virole annulaire d’isolation acoustique 200 comporte en outre des éléments de montage 217 faisant saillie par rapport à la surface annulaire radialement externe 202 et plus particulièrement par rapport à la base des renfoncements 216, selon une direction sensiblement radiale.
Ainsi, les éléments de montage 217 sont repartis circonférentiellement sur le pourtour de la virole annulaire 200 et logés, au moins en partie, dans les renfoncements 216 de la surface annulaire radialement externe 202.
Au niveau des renfoncements 216 de la virole annulaire d’isolation acoustique 200, l’épaisseur e de la structure interne 210 alvéolaire est réduite par rapport à l’épaisseur globale de la structure interne 210 alvéolaire de la virole annulaire.
Les renfoncements 216 présentent par exemple une forme en V ou en U.
Les éléments de montage 217 au niveau des renfoncements 216 sont destinés à venir coopérer avec les organes de fixation fixés sur la surface radialement interne 111 du carter 100, par exemple par vissage, collage ou encore rivetage.
Les éléments de montage 217 et les organes de fixation fixés sur le carter 100 sont solidarisés par des moyens de solidarisation amovible, par exemple par vissage.
Contrairement à l’état de la technique, les éléments de montage 217 sont des éléments directement intégrés dans le processus de fabrication d’une virole annulaire d’isolation acoustique 200 de sorte que les éléments de montage 217 sont monoblocs et intégrés à la structure interne 210 de la virole annulaire d’isolation acoustique 200 et ne sont pas des organes de fixation amovibles, dissociés, et rapportés sur la virole après fabrication de celle-ci et maintenus solidaires par des moyens complémentaires de vissage ou encore de rivetage sur la surface extérieure de la virole annulaire d’isolation acoustique 200.
Les éléments de montage 217 présente au moins une portion intégrée dans la structure interne 210 alvéolaire et solidaire de ladite structure interne 210 alvéolaire par adhésion chimique, par exemple par polymérisation d’une résine polymérique.
La illustre une vue en perspective, en éclaté, de la virole annulaire monobloc d’isolation acoustique 200 illustrée à la figure 5. Ainsi, la [Fig 8] représente un élément de montage 217 avant son intégration dans la structure interne 210 alvéolaire lors du procédé de fabrication de la virole annulaire d’isolation acoustique 200.
Selon l’exemple de réalisation représenté, les éléments de montage 217 présentent deux portions d’extrémité 217a, 217c intégrées complétement dans la structure de la virole annulaire d’isolation acoustique 200 (principalement dans la structure interne 210 alvéolaire), et situées de part et d’autre d’une portion centrale 217b, intégrée partiellement dans la structure interne 210 alvéolaire et présentant une portion faisant saillie au niveau du renfoncement 216.
Les éléments de montage 217 présentent dans la partie centrale 217b un orifice central de fixation 218 permettant le passage d’une vis de fixation (non représentée) destinée à coopérer avec un orifice de fixation des organes de fixation solidaires du carter 100.
Comme illustré à la , les éléments de montage 217 présentent une forme de secteur d’anneau dont la courbure de la surface externe s’étend selon un cercle présentant un diamètre sensiblement équivalent au diamètre externe de la virole annulaire d’isolation acoustique 200.
La hauteur radiale HR du secteur d’anneau est supérieure à la profondeur P du renfoncement 216, selon une direction radiale.
Avantageusement, le secteur d’anneau présente une hauteur HR égale ou supérieure à une valeur correspondant à la somme de la profondeur P du renfoncement 216, de l’épaisseur de la peau supérieure 212, et de la moitié de l’épaisseur e de la structure interne 210 en droit des renfoncements 216.
Ainsi, on s’assure que l’élément de montage 217 présente dans sa hauteur au moins une portion intégrée à la structure interne 210 au niveau du renfoncement 216, comme illustré à la .
Les secteurs d’anneau formant les éléments de montage 217 sont par exemple des stratifiés de matériaux composites, par exemple des stratifiés à base de fibres de carbone, composés d’une pluralité de plis de fibres de carbone préimprégnées de résine polymérique.
Le nombre de plis de renfort utilisés pour la réalisation des éléments de montage 217 varie en fonction de l’épaisseur souhaité et des contraintes mécaniques supportées par les éléments de montage 217 en fonctionnement. A titre d’exemple, l’épaisseur des éléments de montage 217 peut varier entre 1 mm et 3 mm et peut présenter par exemple entre 5 plis et 12 plis de fibre de renfort, avantageusement de fibre de carbone.
Avantageusement, l’épaisseur des éléments de montage 217 est choisi de manière à être équivalent à l’épaisseur des organes de fixation, de type métallique, du carter 100, et sur lesquels les éléments de montage 217 de la virole annulaire 200 sont solidarisés par des vis de fixation.
La illustre les principales étapes d’un premier exemple de réalisation d’un procédé de fabrication 300 d’une virole annulaire d’isolation acoustique 200.
Une première étape 301 consiste à mettre en forme une structure alvéolaire, de type nid d’abeille, de manière à obtenir une structure alvéolaire en forme d’anneau et présentant au niveau de sa face radialement externe, des renfoncements 216. Au niveau de ces renfoncements 216, l’épaisseur e de la structure alvéolaire 210 est plus faible.
Dans une deuxième étape 302, une pluralité de rainures 220 circonférentielles sont usinées dans la partie externe de la structure alvéolaire, chacune des rainures 200 étant localisée au niveau d’un renfoncement 216 et s’étendant de part et d’autre dudit renfoncement 216. Les rainures 220 sont répartis circonférentiellement et sont usinées dans un même plan, préférentiellement à proximité ou au niveau du plan médian de la structure alvéolaire de manière à obtenir un positionnement le plus équilibré possible de la virole lors du montage sur le carter 100.
Dans une troisième étape 303, un élément de montage 217, décrit précédemment, est inséré dans chacune des rainures 220 usinées dans la structure alvéolaire. Bien entendu, la forme et les dimensions des rainures 220 réalisées au niveau des différents renfoncements 216 de la structure alvéolaire est adaptées pour correspondre à la forme et aux dimensions des éléments de montage 217 à insérer, et pour permettre une insertion aisée et un fluage de résine entre la structure interne 210 et les éléments de montage 217.
Dans une quatrième étape 304, on recouvre les surfaces latérales, la surface inférieure ainsi que la surface supérieure de la structure alvéolaire ainsi qu’une partie des éléments de montage 217 par des plis de fibres de renfort, par exemple de carbone, préimprégnées en résine polymérique. Dans cette étape, on prendra soin de ne pas recouvrir la partie centrale 217b de l’élément de montage 217 faisant saillie par rapport au renfoncement 216. En revanche les parties d’extrémité 217a, 217b de l’élément de montage 217 sont recouvertes entièrement par les plis de fibres de renfort préimprégnées.
La cinquième étape 305 est une étape de polymérisation consistant à mettre l’ensemble sous presse, et sous des conditions de pression et de température pour permettre le fluage et la polymérisation de la résine, et donc une adhésion chimique, par polymérisation de résine, des différents éléments constitutifs de la virole annulaire 200, à savoir la structure interne 210 alvéolaire, les peaux 212, 211, 213 formés par les plis de fibres de renfort et des éléments de montage 217, de manière à former un ensemble monobloc.
Selon un deuxième exemple de fabrication illustré par le schéma synoptique de la figure 10, le procédé de fabrication 400 d’une virole annulaire d’isolation acoustique 200 comporte :
  • une première étape 401 de mise en forme d’une structure alvéolaire, de type nid d’abeille, de manière à obtenir une structure alvéolaire en forme d’anneau et présentant au niveau de sa face radialement externe, des renfoncements 216, de manière à former la structure interne 210 alvéolaire de la virole annulaire 200, au même titre que l’étape 301 décrite précédemment ;
  • une deuxième étape 402 de positionnement des peaux, fabriqués à partir de plis de fibres de renfort, par exemple de carbone, préimprégnées en résine polymérique, sur les surfaces latérales, la surface inférieure ainsi que la surface supérieure de la structure interne 210 alvéolaire ;
  • une troisième étape 403 de polymérisation consistant à mettre l’ensemble sous presse, et sous des conditions de pression et de température pour permettre le fluage et la polymérisation de la résine polymérique, et donc une adhésion chimique, par polymérisation de résine, entre les différents éléments de la virole annulaire intermédiaire, à savoir la structure interne 210 alvéolaire et les différentes peaux 212, 211, 213 afin d’obtenir un panneau annulaire intermédiaire ;
  • une quatrième étape 404 d’usinage d’une pluralité de rainures dans la partie externe du panneau annulaire intermédiaire et qui s’étendent de part et d’autre des renfoncements 216. Les rainures 220 sont usinées préférentiellement à proximité ou au niveau du plan médian du panneau annulaire intermédiaire ;
  • une cinquième étape 405 d’insertion des éléments de montage 217 dans les rainures 220 ;
  • une sixième étape 406 de mise en température (de l’ordre de 150°C) de l’ensemble pour permettre une adhésion chimique, par polymérisation de résine des éléments de montage 217 avec les différents éléments du panneau annulaire intermédiaire, et notamment la structure interne 210 alvéolaire afin d’obtenir la virole annulaire d’isolation acoustique 200 décrit précédemment. Avantageusement, cette étape est réalisée avec une bâche à vide de manière à exercer un minimum de pression au niveau de l’élément de montage 217 afin de s’assurer de la bonne insertion de celui-ci dans la rainure 220 pendant la phase de polymérisation de la résine.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200 selon l’invention permet ainsi de simplifier son industrialisation, notamment par la simplification de réalisation et la simplification de la nomenclature.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200 selon l’invention propose une meilleure répartition des efforts mécaniques, notamment par la mise en place de secteurs d’anneau en matériaux composites formant des renforts structuraux qui s’étendent de part et d’autre des renfoncements de la virole annulaire qui présente une épaisseur plus faible et donc une fragilité structurelle.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200 selon l’invention permet de mieux maîtriser le positionnement des orifices de fixation de la virole vis-à-vis du carter de soufflante, notamment car le positionnement des éléments de montage, sur lesquels les orifices de fixation sont réalisés, est réalisé de façon répétable dès le processus de fabrication de la virole, ce qui permet de s’affranchir des risques d’un mauvais positionnement d’organes de fixation par des opérateurs lors du montage de la virole dans le carter.
L’intégration des éléments de montage, en forme de secteur d’anneau, permet également d’apporter une raideur supplémentaire à la virole annulaire et ainsi modifier la fréquence de résonance de la virole annulaire d’isolation acoustique.
La virole annulaire d’isolation acoustique 200 selon l’invention permet également :
  • d’uniformiser les différentes configurations de turbomachine, ce qui permet de diminuer le nombre de références d’organe de fixation utilisés classiquement pour le montage d’une virole annulaire d’isolation acoustique dans un carter de soufflante ;
  • de réduire la masse d’un telle virole annulaire, notamment par la suppression d’organes de fixation supplémentaires ;
  • de réduire les coûts de fabrication, les délais d’approvisionnement, et de simplifier la logistique d’approvisionnement par la suppression des organes de fixation métalliques fabriqués séparément et à des endroits différentes des viroles annulaire en matériaux composites ;
  • d’améliorer la maîtrise de positionnement concentrique de la virole annulaire d’isolation acoustique par rapport au carter.

Claims (12)

  1. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine s’étendant suivant un axe longitudinal (A), comportant une structure interne (210) alvéolaire présentant une face inférieure et une face supérieure recouvertes par une peau (211, 212) en matériau stratifié, caractérisée en ce que la virole annulaire d’isolation acoustique (200) comporte au moins un élément de montage (217) pour assurer une fixation amovible de ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200), ledit au moins élément de montage (217) comportant une portion intégrée dans ladite structure interne (210) alvéolaire.
  2. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit au moins un élément de montage (217) comporte une portion intégrée dans la structure interne (210) alvéolaire et solidarisée par polymérisation d’une résine.
  3. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comporte une surface annulaire radialement externe (202), ledit au moins un élément de montage (217) comportant une portion faisant saillie par rapport à la surface annulaire radialement externe (202).
  4. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon la revendication précédente caractérisée en ce qu’elle comporte au niveau de sa surface annulaire radialement externe (202) au moins un renfoncement (216) s’étendant axialement, selon l’axe A, sur toute la longueur de la virole annulaire d’isolation acoustique (200), ladite portion faisant saillie par rapport à la surface annulaire radialement externe (202) étant positionnée au niveau dudit au moins un renfoncement (216).
  5. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit au moins un renfoncement (216) présente une profondeur (P), selon une direction radiale, et en ce que ledit moins un élément de montage (217) présente une hauteur radiale (HR) supérieure à ladite profondeur (P).
  6. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit au moins un élément de montage (217) est positionné au niveau du plan médian de ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200).
  7. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit au moins un élément de montage (217) présente une forme de secteur d’anneau.
  8. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit au moins un élément de montage (217) est en matériaux composites.
  9. Virole annulaire d’isolation acoustique (200) d’un carter (100) de turbomachine selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit au moins un élément de montage (217) présente un orifice (218) de passage de vis.
  10. Carter (100) de turbomachine caractérisé en ce qu’il comporte :
    • une paroi annulaire (110) s’étendant suivant un axe longitudinal (A) présentant une surface annulaire radialement interne (111) et une surface annulaire radialement externe (112) ;
    • une virole annulaire d’isolation acoustique (200) selon l’une des revendications 1 à 9, montée radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire (110) et sensiblement coaxiale à ladite paroi annulaire (110), ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200) présentant une pluralité d’éléments de montage (217) répartis sur le pourtour de ladite virole (200) ;
    • des organes de fixation amovible de ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200) répartis autour dudit axe longitudinal (A) et dans un espace annulaire (E) s’étendant entre la virole annulaire d’isolation acoustique (200) et la paroi annulaire (110), chacun desdits organes de fixation présentant une portion faisant saillie par rapport à ladite paroi annulaire (110) en contact avec un élément de montage (217) de ladite virole annulaire d’isolation acoustique (200), lesdits organes de fixation et lesdits éléments de montage (217) étant solidarisés par des moyens de vissage.
  11. Procédé de fabrication (300) d’une virole annulaire d’isolation acoustique (200) selon l’une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que qu’il comporte les étapes suivantes :
    • une étape (301) de mise en forme d’une structure interne (210) alvéolaire ;
    • une étape (302) d’usinage dans un même plan d’une pluralité de rainures (220) répartis à la circonférence de la structure interne (210) ;
    • une étape (303) d’insertion d’un élément de montage (217) dans chacune desdites les rainures (220) ;
    • une étape (304) de positionnement de peaux, fabriquées à partir de plis de fibres de renfort préimprégnées d’une résine polymérique, sur les différentes faces de la structure interne (210) alvéolaire ;
    • une étape (305) de polymérisation de ladite résine polymérique sous des conditions de pression et de température.
  12. Procédé de fabrication (400) d’une virole annulaire d’isolation acoustique (200) selon l’une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que qu’il comporte les étapes suivantes :
    • une étape (401) de mise en forme d’une structure interne (210) alvéolaire ;
    • une étape (402) de positionnement de peaux, fabriquées à partir de plis de fibres de renfort préimprégnées d’une résine polymérique, sur les différentes faces de la structure interne (210) alvéolaire ;
    • une étape (403) de polymérisation de ladite résine polymérique sous des conditions de pression et de température de manière à former un panneau annulaire intermédiaire ;
    • une étape (404) d’usinage, dans un même plan, d’une pluralité de rainures (220) répartis à la circonférence dudit panneau annulaire intermédiaire ;
    • une étape (405) d’insertion d’un élément de montage (217) dans chacune desdites rainures (220) ;
    • une étape de mise en température pour polymérisation desdits éléments de montage (217) avec ledit panneau annulaire intermédiaire.
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