BR112016000215B1

BR112016000215B1 - Pá de hélice de aeronave, motor aeronáutico, aeronave, e, processo de fabricação de uma pá de hélice de aeronave

Info

Publication number: BR112016000215B1
Application number: BR112016000215-6A
Authority: BR
Inventors: Matthieu Gimat; Adrien Jacques Philippe Fabre; Adrien Laurenceau
Original assignee: Snecma
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2022-03-22
Also published as: CA2917165C; US20160159460A1; JP2016528092A; EP3019398A1; CN105358429A; EP3019398B1; BR112016000215A2; CA2917165A1; CN105358429B; JP6557223B2; US10414487B2; RU2016103700A3; WO2015004362A1; RU2016103700A; RU2671463C2

Abstract

pá de hélice de aeronave, motor aeronáutico, aeronave, e, processo de fabricação de uma pá de hélice de aeronave. uma pá de hélice de aeronave compreendendo uma estrutura de perfil aerodinâmico constituída por, pelo menos, uma peça de reforço fibroso (200) obtida por tecelagem tridimensional de fios e densificada por uma matriz, conjuntamente com uma longarina (60) compreendendo uma porção alargada (62) se estendendo no exterior do reforço fibroso e formando a raiz da pá, e uma porção de conformação (61) presente em um alojamento (206) arranjado no interior do reforço fibroso (200). o reforço fibroso (200) inclui uma zona não interligada (204) formando o alojamento (206) no interior do reforço fibroso (200). a zona não interligada (204) se abre para fora para dentro da porção inferior (220) e para o interior da borda traseira (230) do reforço fibroso (200) de maneira a formar uma abertura (231) para a inserção da porção de conformação (61) da longarina (60) no alojamento (206) do reforço fibroso. a abertura (231) presente na borda traseira (230) do reforço fibroso (200) se estende sobre uma altura (h231) que é inferior à altura (h204) do alojamento de maneira a deixar na dita borda traseira (230) uma porção de retenção (232) que entra em contato, pelo menos parcialmente, com a porção de conformação (61) da longarina (60).

Description

Fundamento da Invenção

[001] A presente invenção se refere ao campo de pás de hélice de aeronave, tais como aqueles presentes em turbopropulsores.

[002] Pás de hélice para turbopropulsores são geralmente feitas de material de metal. Embora as pás de hélice feitas de material metálico apresentem uma boa resistência, elas apresentam, não obstante, a desvantagem de serem relativamente pesadas.

[003] A fim de obter pás mais leves, é conhecido usar pás de hélice que são feitas de material compósito, isto é, pela produção de partes estruturais de reforço fibroso e uma matriz de resina.

[004] Os documentos US 2013/0017093 e WO 2012/001279 descrevem a produção de uma pá de hélice a partir de uma estrutura fibrosa com perfil aerodinâmico, na qual uma porção de uma longarina é inserida para a finalidade de conformação da porção de parte aerodinâmica da pá de maneira a formar uma pré-forma de hélice, que é subsequentemente densificada com uma matriz. A estrutura de fibra, que é feita como uma peça única por tecelagem tridimensional, inclui uma zona não interligada, servindo para formar um alojamento no interior da estrutura de fibra, no qual uma porção de conformação da longarina é inserida.

[005] A pá de hélice obtida desta maneira apresenta tanto peso global mais baixo quanto considerável resistência mecânica, como um resultado de ter um revestimento feito de uma estrutura de material compósito (isto é, reforço fibroso densificado por uma matriz).

[006] A fim de conferir boa resistência à porção mais exposta da pá, isto é, sua borda dianteira, a estrutura de fibra não inclui qualquer abertura ou zona não interligada naquelas porções da estrutura de fibra que são destinadas a formar a borda dianteira da pá. A zona não interligada, provida no interior da estrutura de fibra se abre para fora tanto para o interior da borda inferior quanto para o interior da borda traseira da estrutura de maneira a formar uma abertura que permite que a porção de conformação da longarina seja inserida no interior da estrutura de fibra.

[007] Não obstante, em certas circunstâncias, tais como, por exemplo, quando a pá é sujeita a altos níveis de carregamento mecânico, a impactos, ou a choques, a manutenção da porção de conformação em sua posição de referência no interior da estrutura de fibra densificada pode ser difícil, em particular na borda traseira da estrutura de fibra, que é de resistência reduzida em razão da presença de não interligação neste local da estrutura de fibra.

Objetivo e Sumário da Invenção

[008] Por conseguinte, é desejável poder prover uma pá de hélice de aeronave do tipo acima descrito, mas que apresente resistência mecânica aumentada, em particular em termos de manter a porção de conformação da longarina na posição no interior da estrutura de fibra da pá.

[009] Para esta finalidade, a invenção provê uma pá de hélice de aeronave compreendendo uma estrutura de perfil aerodinâmico constituída por, pelo menos, uma peça de reforço fibroso, obtida por tecelagem tridimensional de fios e densificada por uma matriz, conjuntamente com uma longarina compreendendo uma porção alargada se estendendo no exterior do reforço fibroso e formando a raiz da pá, e uma porção de conformação presente em um alojamento arranjado no interior do reforço fibroso, o reforço fibroso compreendendo uma zona não interligada formando o dito alojamento no interior do reforço fibroso, a zona não interligada se abrindo para fora para a porção inferior e para o interior da borda traseira do reforço fibroso de maneira a formar uma abertura para a inserção da porção de conformação da longarina no alojamento do reforço fibroso, a pá sendo caracterizada pelo fato de que a abertura presente na borda traseira do reforço fibroso se estende sobre uma altura que é inferior à altura do alojamento de maneira a deixar na dita borda traseira a porção de retenção que entra em contato, pelo menos parcialmente, com a porção de conformação da longarina.

[0010] Por meio da provisão de uma porção de retenção desta maneira na borda traseira, a porção de conformação da longarina é mantida de maneira melhor na posição no interior do reforço fibroso, e isto se aplica, a despeito da presença de uma zona não interligada no reforço. Com efeito, mesmo no caso de solicitações mecânicas (impactos, choques) sobre a estrutura de perfil aerodinâmico da pá, não existe risco da porção de conformação se deslocar no interior do reforço, uma vez que ela é retida ao lado da borda dianteira e ao lado da borda traseira da pá por porções continuamente tecidas do reforço.

[0011] Em um primeiro aspecto da pá da invenção, a abertura presente na borda traseira do reforço fibroso se estende sobre uma altura que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura do alojamento.

[0012] Em um segundo aspecto da pá da invenção, a porção de retenção apresenta uma largura que diminui entre a ponta do alojamento e a junção entre a dita porção de retenção e a abertura presente na borda traseira do reforço fibroso. Sob tais circunstâncias, a zona de contato entre a porção de conformação e a porção de retenção preferivelmente se estende sobre uma altura que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura do alojamento.

[0013] Em um terceiro aspecto da pá da invenção, a longarina compreende uma parte estrutural de material compósito e uma parte feita de material rígido alveolar, adesivamente ligada a uma porção do contorno da parte estrutural.

[0014] A invenção também provê um motor aeronáutico compreendendo uma pluralidade de pás da invenção.

[0015] A invenção também provê uma aeronave compreendendo, pelo menos, um motor aeronáutico da invenção.

[0016] Finalmente, a presente invenção provê um processo de fabricação de uma pá de hélice de aeronave, o processo compreendendo, pelo menos: - a produção de uma peça em bruto fibrosa como uma peça única por tecelagem tridimensional de fios, a dita peça em bruto compreendendo uma zona não interligada formando um alojamento no interior da peça em bruto, a dita zona não interligada se abrindo para fora para a porção inferior e para o interior da borda traseira da peça em bruto fibrosa de maneira a formar uma abertura; - a produção de uma longarina compreendendo uma porção alargada se estendendo no exterior da peça em bruto fibrosa e formando a raiz da pá, e uma porção de conformação presente em um alojamento formado no interior do reforço fibroso; - a conformação da peça em bruto fibrosa por inserção da porção de conformação da longarina no alojamento na peça em bruto fibrosa para obter uma pré-forma para a estrutura de perfil aerodinâmico; e - a densificação da pré-forma por uma matriz para obter uma estrutura de perfil aerodinâmico tendo um reforço fibroso constituído pela dita pré-forma e densificado pela matriz; o processo sendo caracterizado pelo fato de que a abertura presente na borda traseira da peça em bruto fibrosa se estende sobre uma altura que é inferior à altura do alojamento de maneira a deixar na dita borda traseira a porção de retenção que entra em contato, pelo menos parcialmente, com a porção de conformação da longarina.

[0017] Em um primeiro aspecto do processo da invenção, a abertura presente na borda traseira da peça em bruto fibrosa se estende sobre uma altura que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura do alojamento.

[0018] Em um segundo aspecto do processo da invenção, a porção de retenção apresenta uma largura que diminui entre a ponta do alojamento e a junção entre a dita porção de retenção e a abertura presente na borda traseira da peça em bruto fibrosa. Sob tais circunstâncias, a zona de contato entre a porção de conformação e a porção de retenção preferivelmente se estende sobre uma altura que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura do alojamento.

[0019] Em um terceiro aspecto do processo da invenção, a longarina é feita por fabricação de uma parte estrutural de material compósito e ligação adesiva de uma parte feita de material rígido alveolar a uma porção do contorno da dita parte estrutural.

Breve Descrição dos Desenhos

[0020] Outras características e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da seguinte descrição de modalidades particulares da invenção, dadas como exemplos não limitativos e com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma pá de hélice de aeronave de acordo com uma modalidade da invenção; - a figura 2 é uma vista em perspectiva de um turbopropulsor equipado com uma pluralidade de pás de hélice da invenção; - a figura 3 é uma vista em perspectiva de uma longarina usada para a fabricação da pá de hélice da figura 1; - a figura 4 é uma vista esquemática mostrando a tecelagem 3D de uma peça em bruto fibrosa para a fabricação da hélice da figura 1; - a figura 5 é uma vista em seção fragmentada em uma escala maior de um conjunto de camadas de fios, mostrando como uma zona de não interligação é formada na peça em bruto da figura 4; - a figura 6 é uma vista em seção fragmentada em uma escala maior de um conjunto de camadas de fios mostrando uma maneira variante de produzir uma zona de não interligação na peça em bruto da figura 4; - a figura 7 é uma vista em perspectiva mostrando a inserção da porção de conformação da longarina da figura 3 na peça em bruto fibrosa da figura 4; - a figura 8 é uma vista em perspectiva mostrando a pré-forma de pá antes de a densificação ser realizada, a fim de produzir a pá de hélice da figura 1; e - a figura 9 é uma vista em perspectiva mostrando uma maneira variante de produzir uma peça em bruto fibrosa de acordo com outra implementação da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades

[0021] A invenção se aplica, em geral, a vários tipos de hélice para o uso com motores para aeronave, tais como aviões ou helicópteros. Uma aplicação vantajosa, mas não exclusiva da invenção, é em hélices de grandes dimensões que, em razão de seu tamanho, apresentam peso considerável, que tem um significante impacto sobre o peso global de um motor aeronáutico.

[0022] A figura 1 mostra uma pá de hélice 100 para montagem em um turbopropulsor de avião, pá esta que compreende uma estrutura de perfil aerodinâmico 110 que é para formar a parte aerodinâmica da pá, uma raiz 120 formada por uma porção de maior espessura, por exemplo, tendo uma seção em forma de bulbo, prolongada por uma espiga 130. Em seção transversal, a estrutura de perfil aerodinâmico 110 apresenta um perfil encurvado de espessura que varia entre sua borda dianteira 110a e seu borda traseira 110b.

[0023] Como mostrado na figura 2, a hélice 100 é montada em um rotor 51 do turbopropulsor 50 por engate das raízes de pá 120 em respectivos alojamentos formados na periferia do rotor 51 (não mostrado na figura 2).

[0024] O processo de fabricação de uma hélice de acordo com a invenção compreende a produção de uma longarina 60, como mostrada na figura 3, que é para a inserção, em parte, em uma peça em bruto fibrosa que é para formar a pré-forma da estrutura de perfil aerodinâmico da pá de hélice. A longarina 60, neste exemplo, é constituída por uma parte estrutural 20 e por uma parte feita de material rígido alveolar 30 que é adesivamente ligada sobre uma porção do contorno da parte estrutural.

[0025] A longarina 60 tem uma porção de conformação 61 que corresponde, neste exemplo, a uma primeira porção 21 da parte estrutural e à parte feita de material rígido alveolar 30 que é adesivamente ligada à dita porção 21. A porção de conformação 61 é para a inserção em um alojamento da peça em bruto fibrosa a fim de formar a pré-forma da estrutura de perfil aerodinâmico, como descrito em detalhe abaixo. A longarina 60 também tem uma porção alargada 62 que corresponde à segunda porção 22 da parte estrutural 20, a porção alargada 62 servindo para formar a raiz 120 da pá de hélice 10 (figura 1), a porção 63 que se encontra entre as porções 61 e 62 servindo para formar uma espiga 130 da hélice (figura 1).

[0026] A parte estrutural 20 é feita de material compósito, isto é, a partir de uma pré-forma de fibra, que é densificada por uma matriz. Para esta finalidade, uma pré-forma de fibra é feita, que é obtida, por exemplo, por tecelagem tridimensional ou multicamada de fios de fibra de carbono usando um ligamento de tecido de intertravamento. Durante a tecelagem da peça em bruto fibrosa da parte estrutural 20, a segunda parte 22 pode ser obtida por uso de fios de trama de maior peso e camadas adicionais de fios de trama, ou por inserção de um inserto.

[0027] Uma vez quando a pré-forma para a parte estrutural foi feita, ela é impregnada com uma resina, tal como uma resina de bismaleimida (BMI), resina esta que é então polimerizada. Essas duas operações podem ser realizadas usando a técnica de moldagem por transferência de resina (RTM), como descrita abaixo. Depois da polimerização da resina, a longarina é usinada para suas dimensões finais.

[0028] A parte 30 que é destinada a cooperar com a primeira porção 21 da parte estrutural 20 é feita de material rígido alveolar, isto é, um material que apresenta baixa densidade a fim de evitar o aumento do peso da pá final. A parte 30 pode ser feita por moldagem ou por usinagem de um bloco de material, por exemplo, uma placa de espuma, comercializada mediante a referência ROHACELL® 110 XTHT.

[0029] A porção 21 da parte estrutural 20 e a parte 30 são de formatos complementares, o que torna possível, uma vez quando elas foram montadas juntas, definir uma porção de conformação 61 tendo um formato que corresponde ao formato da estrutura de perfil aerodinâmico da pá de hélice que deve ser feita. A parte estrutural 20 e a parte 30 feita de material rígido alveolar são adesivamente ligadas conjuntamente antes de serem inseridas na peça em bruto fibrosa para a pá.

[0030] Em uma modalidade variante, a longarina pode ser constituída inteiramente por uma parte estrutural de material compósito (isto é, sem uma parte feita de material rígido alveolar).

[0031] A figura 4 é uma vista altamente esquemática de uma peça em bruto fibrosa 200 para a formação da pré-forma fibrosa da estrutura de perfil aerodinâmico da pá de hélice que deve ser feita.

[0032] Como mostrado esquematicamente na figura 4, a peça em bruto fibrosa 200 é obtida por tecelagem tridimensional (3D) realizada de maneira convencional por meio de um tear do tipo Jacquard que tem um feixe de fios de urdume 201 ou fios torcidos arranjados sobre os mesmos em uma pluralidade de camadas tendo várias centenas de fios, cada, com os fios de urdume sendo interligados por fios de trama 202.

[0033] No exemplo mostrado, a tecelagem 3D é uma tecelagem com um ligamento de tecido de. O termo tecelagem de intertravamento” fi wucfq aqui para significar um ligamento de tecido no qual cada camada de fios de trama interliga uma pluralidade de camadas de fios de urdume com todos dos fios de uma dada coluna de trama tendo o mesmo movimento no plano de tecelagem.

[0034] Outros tipos conhecidos de tecelagem tridimensional poderiam ser usados, tais como aqueles descritos no documento WO 2006/136755, cujo conteúdo é incorporado aqui para referência. Este documento descreve em particular como produzir estruturas de reforço fibrosos, de peça única, para partes, tais como pás ou palhetas tendo um primeiro tipo de ligação de tecido em um núcleo e um segundo tipo de ligação de tecido em um revestimento, que permite conferir simultaneamente tanto as propriedades mecânicas desejadas quanto e as propriedades aerodinâmicas desejadas a uma parte deste tipo.

[0035] A peça em bruto fibrosa da invenção pode ser tecida em particular usando fibras de carbono ou fibras de cerâmica, tais como fibras de carboneto de silício.

[0036] À medida que a tecelagem da peça em bruto fibrosa progride, com a espessura e a largura da peça em bruto variando, um certo número de fios de urdume são deixados de fora da tecelagem, tornando assim possível definir o desejado contorno e a desejada espessura continuamente variáveis para a peça em bruto 200. Um exemplo de tecelagem 3D variável, que torna possível, em particular, variar a espessura da peça em bruto entre uma primeira borda que é destinado a formar a borda dianteira e um segunda borda de menor espessura que é destinado a formar a borda traseira é descrito no documento EP 1 526 285, cujo conteúdo é incorporado aqui para referência.

[0037] Durante a tecelagem, duas camadas sucessivas de fios de urdume são não interligadas em 203 (figura 4) no interior da peça em bruto fibrosa sobre uma zona de não interligação 204, que é definida por um contorno 204a entre a dita zona não interligada 204 e uma zona interligada 205 na peça em bruto fibrosa. A zona não interligada 204 torna possível formar um alojamento 206 (figura 7) adaptando as dimensões da porção de conformação 61 da longarina 60 no interior da peça em bruto fibrosa 200 a fim de formar a pré-forma de pá (figura 8).

[0038] Uma maneira de realizar a tecelagem 3D com um ligamento de tecido de intertravamento para a peça em bruto 200 é mostrada esquematicamente na figura 5. A figura 5 é uma vista fragmentada ampliada de um plano de seção de urdume em uma porção da peça em bruto 200, que inclui a zona não interligada 204 (seção V-V na figura 4). Neste exemplo, a peça em bruto 200 tem oito camadas de fios de urdume 201 se estendendo na direção X. Na figura 5, as oito camadas de fios de urdume são interligadas por fios de trama T1 a T8 nas zonas interligadas 205 da peça em bruto fibrosa 200. Na zona não interligada 204, as quatro camadas de fios de urdume 201 formando o conjunto 207 de camadas de fios são interligadas por quatro fios de trama T1 a T4, como são as quatro camadas de fios de urdume formando o conjunto 208 de camadas de fios que são interligadas pelas quatro fios de trama T5 a T8. Em outras palavras, o fato de que os fios de trama T1 a T4 não se estendem para o interior do conjunto 208 de camadas de fios e os fios de trama T5 a T8 não se estendem para o interior do conjunto 207 de camadas de fios provê a não interligação 203 que separa os dois conjuntos 207 e 208 de camadas de fios de urdume, um do outro.

[0039] Na zona não interligada 204 no exemplo de tecelagem mostrado na figura 5, os fios de trama T1 a T4 e os fios de trama T5 a T8 são arranjados em respectivos lados da não interligação 203, com os fios de trama T1 to T4 interligando as primeiras quatro camadas de fios de urdume formando o conjunto de camadas de fios 207, e os fios de trama T5 a T8 interligando as últimas quatro camadas de fios de urdume formando o conjunto de camadas de fios 208. Em uma modalidade variante mostrada na figura 6, um ou mais fios de trama interligando as camadas de fios de urdume formando o conjunto de camadas de fios 207 nas zonas interligadas 205 são usados para interligação das camadas de fios de urdume formando o conjunto de camadas de fios 208 na zona interligada 205, e vice-versa. Mais precisamente, e como mostrado na figura 6, os fios de trama T3 e T4 interligando as camadas de fios de urdume do conjunto de camadas de fios 207 na primeira zona interligada 205 são defletidos na entrada à zona não interligada 204 para interligar camadas de fios de urdume do conjunto de camadas de fios 208. Da mesma maneira, os fios de trama T5 e T6 interligando camadas de fios de urdume no conjunto de camadas de fios 208 na primeira zona interligada 205 são defletidos na entrada à zona não interligada 204 a fim de interligar as camadas de fios de urdume do conjunto de camadas de fios 207. Depois da zona não interligada 204, os fios de trama T3 e T4 são uma vez mais defletidos na entrada para a segunda zona interligada 205 a fim de interligar camadas de fios de urdume do conjunto de camadas de fios 208, enquanto os fios de trama T5 e T6 são uma vez mais defletidos na entrada para a segunda zona interligada 205 para interligar as camadas de fios de urdume do conjunto de camadas de fios 207. O cruzamento sobre os fios de trama T3 e T4 e os fios de trama T5 e T6 no início e no final da zona não interligada 204 serve para melhorar a resistência da peça em bruto fibrosa na zona não interligada.

[0040] No final da tecelagem (figura 4), os fios de urdume e os fios de trama na superfície da massa tecida são cortados através, por exemplo, por meio de um jato de água sob pressão, a fim de extrair a peça em bruto 200, como mostrado na figura 7, como ela resulta a partir da tecelagem 3D e antes de qualquer conformação. A zona não interligada 204 que é provida durante a tecelagem serve para formar duas porções 210 e 211 que são independentemente tecidas e entre as quais se estende o alojamento 206 no interior da peça em bruto 200. O alojamento 206 é aberto para a borda inferior 220 e para a borda traseira 230 da peça em bruto 200. A borda traseira 230 da peça em bruto 200 corresponde à porção que é destinada a formar a borda traseira 110b da pá de hélice 100 (a figura 1).

[0041] De acordo com a invenção, a borda traseira 230 apresenta uma abertura parcial 231, que se estende a partir da borda inferior 220 sobre uma altura H231 que é inferior à altura H204 sobre a qual a zona não interligada 204 se estende no interior da peça em bruto fibrosa 200 (figura 7), onde a altura H204 da zona não interligada se estende entre a borda inferior 220 e uma ponta 204b da zona não interligada 204 da peça em bruto 200, ponta 204b esta que também corresponde à ponta do alojamento 206. A altura H204 também corresponde à altura do alojamento 206, na qual a porção de conformação 61 da longarina 60 é colocada (figura 8). Esta abertura parcial 231 na borda traseira 230 torna possível prover uma porção fechada 232, referida como uma porção de "retenção" 232, na borda traseira 230 da peça em bruto, porção esta que se estende sobre uma altura H232 que se encontra entre a extremidade da abertura parcial 231 e a ponta 204b da zona não interligada 204 na peça em bruto 200.

[0042] A porção de retenção 232 é obtida por formação da zona não interligada 204 sobre um comprimento variável de fios de urdume na vizinhança da borda traseira 230. Mais precisamente, e como mostrado na figura 4, os fios de urdume 201 presentes na porção de retenção 232, isto é, aqueles presentes entre a ponta 204b da zona não interligada 204 e a borda traseira 230 da peça em bruto, são interligados por fios de trama 202 partindo da porção da peça em bruto 200, que está situada na junção 233 entre a abertura parcial 231 e a porção de retenção 232. Entre a junção 233 e a ponta 204b, o número de fios de urdume tecidos na direção de largura da peça em bruto é aumentado progressivamente de forma a obter a porção de retenção 232 de uma largura que aumenta entre a junção 233 e a ponta 204b.

[0043] A altura H231 da abertura parcial 231 preferivelmente é situada na faixa 20% a 50% da altura total H204 do alojamento 206, isto tornando possível se ter uma abertura na peça em bruto fibrosa que é suficiente para permitir que a porção de conformação da longarina seja inserida, enquanto também provê a porção de retenção que é apropriada para reforçar a resistência da longarina na peça em bruto e consequentemente para aumentar a resistência mecânica da pá de hélice resultante.

[0044] No exemplo mostrado nas figuras 7 e 8, o contorno 202a da zona não interligada 204 separa-se progressivamente a partir do contorno 206a do alojamento 206 partindo de um ponto 209 e indo para a junção 233. Isto produz a porção de retenção 232 que apresenta uma largura que diminui progressivamente entre a ponta 204b e a junção 233. Isto torna possível formar a porção de retenção 232, enquanto torna mais fácil inserir a porção de conformação 61 da longarina 60 no alojamento 206 na peça em bruto fibrosa 200. Uma vez quando ela foi inserida no alojamento 204 da peça em bruto fibrosa 200, a porção de conformação 61 da longarina 60 está em contato com a porção de retenção 232 sobre somente uma zona se estendendo entre a ponta 204b e o ponto 209. A fim de assegurar que a porção de conformação seja retida suficientemente na peça em bruto fibrosa, a altura H209 da zona de contato entre a porção de conformação 61 e a porção de retenção 232 preferivelmente é situada na faixa 20% a 50% da altura total H204 do alojamento 204.

[0045] Quando é desejado dar prioridade à resistência mecânica da hélice, e em particular à retenção da porção de conformação na pré-forma de pá, sobre facilidade de inserção do elemento de conformação, uma porção de retenção deve ser feita, que é adjacente ao contorno do alojamento na borda traseira da peça em bruto fibrosa. Uma tal modalidade variante é mostrada na figura 9, a qual mostra uma peça em bruto fibrosa 300 tendo uma porção de retenção 332 e uma abertura parcial 331 na borda traseira 330 da peça em bruto 300. A porção de retenção 332 neste exemplo é adjacente ao contorno 306a de um alojamento 306 para receber uma porção de conformação 361 de uma longarina 360 que é idêntica à longarina 60, acima descrita. Sob tais circunstâncias, a zona não interligada 304 é conformada durante a tecelagem da peça em bruto 300 de uma tal maneira que seu contorno 304a coincide com o contorno 306a do alojamento 306 entre a ponta 304b da zona não interligada e a junção 333 situada entre a abertura parcial 331 e a porção de retenção 332. A altura da abertura parcial 331 preferivelmente é situada na faixa 20% a 50% da altura total do alojamento 304, tornando assim possível se ter uma abertura na peça em bruto fibrosa que é suficiente para permitir que a porção de conformação da longarina seja inserida, enquanto provê uma porção de retenção que é apropriada para reforçar a resistência da longarina na peça em bruto e consequentemente para aumentar a resistência da pá de hélice resultante.

[0046] Na figura 7, a peça em bruto fibrosa 200 é conformada em uma pré-forma de pá por inserção da porção de conformação 61 da longarina 60 no alojamento 206.

[0047] Uma vez quando a porção de conformação 61 foi inserida no alojamento 206, como mostrado na figura 8, a pré-forma fibrosa da pá é densificada. A borda traseira 230 e a borda inferior 220 da peça em bruto são preferivelmente refechados por pesponto antes da densificação.

[0048] A densificação da pré-forma fibrosa consiste no enchimento dos poros da pré-forma, através de todo ou somente de parte de seu volume, por meio do material que constitui a matriz.

[0049] A matriz do material compósito que constitui a estrutura de perfil aerodinâmico pode ser obtida de maneira conhecida usando a técnica de líquido.

[0050] A técnica de líquido consiste na impregnação da pré-forma com uma composição líquida que contém um precursor orgânico para o material da matriz. O precursor orgânico é usualmente na forma de um polímero, tal como uma resina, possivelmente diluída em um solvente. A pré- forma é colocada em um molde que pode ser fechado de maneira estanque, de forma a ter uma cavidade com o formato de uma parte moldada final e capaz em particular de apresentar um formato torcido correspondente ao formato final da pá. Em seguida, o molde é fechado e o precursor líquido da matriz (por exemplo, uma resina) é injetado no interior de toda da cavidade de forma a impregnar toda da porção fibrosa da pré-forma.

[0051] O precursor é transformado em uma matriz orgânica, isto é, ele é polimerizado, por realização de tratamento térmico, geralmente por aquecimento do molde, depois da eliminação de qualquer solvente e depois da cura do polímero, com a pré-forma continuando a ser mantida no molde tendo um formato que corresponde ao formato da pá de hélice. A matriz orgânica pode em particular ser obtida usando resinas de epóxi, tais como a resina de epóxi de alto desempenho comercializada mediante a referência PR 520 pelo fornecedor Cytec, ou a partir de precursores líquidos para matrizes de carbono ou cerâmica.

[0052] Quando se forma uma matriz de carbono ou cerâmica, o tratamento térmico consiste na pirolização do precursor orgânico a fim de transformar a matriz orgânica em uma matriz de carbono ou cerâmica, dependendo do precursor usado e das condições da pirólise. A título de exemplo, precursores líquidos para carbono podem ser resinas tendo um alto teor de coque, tais como resinas fenólicas, enquanto que os precursores líquidos para cerâmica, em particular para SiC, podem ser resinas do tipo de policarbosilano (PCS), ou do tipo de polititanocarbosilano (PTSC), ou do tipo de polisilazano (PSZ). Vários ciclos consecutivos desde a impregnação até o tratamento térmico podem ser realizados a fim de obter o grau desejado de densificação.

[0053] De acordo com um aspecto da invenção, a pré-forma fibrosa pode ser densificada pelo processo RTM, bem conhecido. No processo RTM, a pré-forma fibrosa é colocada em um molde tendo o formato externo da pá. uma vez que a porção de conformação 61 é feita de partes que são rígidas e que têm um formato que corresponde ao formato da pá que é destinada a ser produzida, ele atua vantajosamente como um molde contrário. Uma resina termoendurecível é injetada no interior do espaço interno definido entre a parte feita de material rígido e o molde, espaço este que contém a pré-forma fibrosa. Um gradiente de pressão é geralmente estabelecido neste espaço interno entre o local no qual a resina é injetada e orifícios de descarga para a resina, de forma a controlar e otimizar a impregnação da pré-forma pela resina.

[0054] A título de exemplo, a resina usada pode ser uma resina de epóxi. Resinas que são apropriadas para processos RTM são bem conhecidas. Elas preferivelmente apresentam baixa viscosidade a fim de tornar mais fácil injetar nas fibras. A classe de temperatura e/ou a natureza química da resina são selecionadas como uma função dos esforços termodinâmicos, aos quais a parte é destinada a ser sujeita. Uma vez quando a resina foi injetada através de todo o reforço, ela é polimerizada por tratamento térmico em conformidade com o processo RTM.

[0055] Depois da injeção e polimerização, a parte é desmoldada. No final, a parte é aparada a fim de remover excesso de resina e chanfros são usinados na mesma. Nenhuma outra usinagem é necessária, uma vez que, dado que a parte é moldada, ela está em conformidade com as dimensões requeridas.

[0056] O material rígido alveolar usado para a produção da parte 30 é preferivelmente um material tendo células fechadas de forma a impedir que a resina penetre nas mesmas, e assim conserva sua baixa densidade depois de a pré-forma fibrosa ter sido densificada.

[0057] Depois que a pré-forma fibrosa foi densificada, uma pá de hélice 100 é obtida, como mostrada na figura 1.

Claims

1. Pá de hélice de aeronave (100) compreendendo uma estrutura de perfil aerodinâmico (110) constituída por, pelo menos, uma peça de reforço fibroso (200) obtida por tecelagem tridimensional de fios e densificada por uma matriz, conjuntamente com uma longarina (60) compreendendo uma porção alargada (62) se estendendo no exterior do reforço fibroso e formando a raiz (120) da pá, e uma porção de conformação (61) presente dentro de um alojamento (206) arranjado no interior do reforço fibroso (200), o reforço fibroso (200) compreendendo uma zona não interligada (204) formando o dito alojamento (206) no interior do reforço fibroso (200), a zona não interligada (204) se abrindo para fora para a porção inferior (220) e para o interior da borda traseira (230) do reforço fibroso (200) de maneira a formar uma abertura (231) para a inserção da porção de conformação (61) da longarina (60) no alojamento (206) do reforço fibroso, a pá sendo caracterizada pelo fato de que a abertura (231) presente na borda traseira (230) do reforço fibroso (200) se estende sobre uma altura (H231) que é inferior à altura (H204) do alojamento de maneira a deixar na dita borda traseira (230) uma porção de retenção (232) que entra em contato, pelo menos parcialmente, com a porção de conformação (61) da longarina (60); em que a abertura (231) presente na borda traseira (230) do reforço fibroso (200) se estende sobre uma altura (H231) que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura (H204) do alojamento (206).

2. Pá de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a porção de retenção (232) apresenta uma largura que diminui entre a ponta (204b) do alojamento (206) e a junção (233) entre a dita porção de retenção (232) e a abertura (231) presente na borda traseira (230) do reforço fibroso (200).

3. Pá de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a zona de contato entre a porção de conformação (61) da longarina (60) e a porção de retenção (232) se estende sobre uma altura (H232) que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura (H204) do alojamento (206).

4. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a longarina (60) compreende uma parte estrutural (20) de material compósito e uma parte feita de material rígido alveolar (30) adesivamente ligada a uma porção do contorno da parte estrutural.

5. Motor aeronáutico, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de pás, a pá como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Aeronave, caracterizada pelo fato de que compreende, pelo menos, um motor aeronáutico como definido na reivindicação 5.

7. Processo de fabricação de uma pá de hélice de aeronave (100), o processo caracterizado pelo fato de que compreende, pelo menos: - a produção de uma peça em bruto fibrosa (200) como uma peça única por tecelagem tridimensional de fios (201, 202), a dita peça em bruto compreendendo uma zona não interligada (204) formando um alojamento (206) no interior da peça em bruto (200), a dita zona não interligada (204) se abrindo para fora para a porção inferior (220) e para o interior da borda traseira (230) da peça em bruto fibrosa de maneira a formar uma abertura (231); - a produção de uma longarina (60) compreendendo uma porção alargada (62) se estendendo no exterior do reforço fibroso (200) e formando a raiz (120) da pá (100), e uma porção de conformação (61) presente no alojamento (206) formado no interior do reforço fibroso (200); - conformação da peça em bruto fibrosa (200) por inserção da porção de conformação (61) da longarina (60) no alojamento (206) na peça em bruto fibrosa (200) para obter uma pré-forma para a estrutura de perfil aerodinâmico; e - densificação da pré-forma por uma matriz para obter uma estrutura de perfil aerodinâmico (110) tendo um reforço fibroso constituído pela dita pré-forma e densificado pela matriz; o processo sendo caracterizado pelo fato de que a abertura (231) presente na borda traseira (230) da peça em bruto fibrosa (200) se estende sobre uma altura (H231) que é inferior à altura (H204) do alojamento (206) de maneira a deixar na dita borda traseira uma porção de retenção (232) que entra em contato, pelo menos parcialmente, com a porção de conformação (61) da longarina (60); em que a abertura (231) presente na borda traseira do reforço fibroso se estende sobre uma altura (H231) que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura (H204) do alojamento (206).

8. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma porção de retenção (232) apresenta uma largura que diminui entre a ponta (204b) do alojamento (206) e a junção (233) entre a dita porção de retenção (232) e a abertura (231) presente na borda traseira (230) da peça em bruto fibrosa (200).

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a zona de contato entre a porção de conformação (61) da longarina (60) e a porção de retenção (232) se estende sobre uma altura (H232) que se encontra na faixa de 20% a 50% da altura (H204) do alojamento (206).

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a longarina (60) é feita por fabricação de uma parte estrutural (20) de material compósito e ligação adesiva de uma parte (60) feita de material rígido alveolar a uma porção do contorno da dita parte estrutural.