EP4665648A1 - Aube en materiau composite a calage variable pour soufflante non-carenee d'aeronef - Google Patents

Aube en materiau composite a calage variable pour soufflante non-carenee d'aeronef

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Publication number
EP4665648A1
EP4665648A1 EP24714228.4A EP24714228A EP4665648A1 EP 4665648 A1 EP4665648 A1 EP 4665648A1 EP 24714228 A EP24714228 A EP 24714228A EP 4665648 A1 EP4665648 A1 EP 4665648A1
Authority
EP
European Patent Office
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blade
shaping
portions
shells
cavity
Prior art date
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Pending
Application number
EP24714228.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent Joudon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the invention relates to a variable-pitch non-ducted fan blade for an aircraft, as well as an associated fan.
  • the advantage of unducted fan engines is that the diameter of the fan is not limited by the presence of a shroud, so that it is possible to design an engine with a high bypass ratio, and therefore reduced fuel consumption.
  • the fan blades can have a large span.
  • these engines generally include a mechanism for modifying the pitch angle of the blades in order to adapt the thrust generated by the fan according to the different phases of flight.
  • Intense vibration excitation can occur at high rotation speeds on unducted architectures due to the effects of the engine installation on the aircraft and the direction of the upstream infinite flow. Indeed, an unducted engine is subject to the influence of the ground and the fuselage, which causes a distortion in the supply of the blade, in flow speed, according to the engine azimuths. This results in a vibration response of the blades on the first engine orders IN, 2N and 3N (possibly more). On the other hand, in the absence of an air inlet duct, the direction of the air flowing through the blades is not parallel to the engine axis. This sideslip angle results in forces, called "IP", which cause a vibration response of the blades on the engine order IN.
  • IP forces
  • the present invention proposes to reinforce a variable-pitch composite material blade for an unducted aircraft fan, in particular in order to improve its resistance to “IP” forces.
  • the present invention relates to a variable-pitch composite material blade for an unducted aircraft fan, comprising:
  • a fibrous reinforcement formed in a single piece of three-dimensional fabric, comprising a blade part, and a foot part forming a retention bulb and intended to be connected to a variable wedging mechanism, the three-dimensional weaving being carried out continuously between the foot part and the blade part, the fibrous reinforcement defining an internal conforming cavity, formed by a delinking, extending inside the foot part and the blade part,
  • the invention implements a single-texture reinforcement, obtained by three-dimensional weaving, between the root and the blade with reinforcement of the outer part of the composite root by metal shells.
  • the continuity of the three-dimensional weaving between the root and the blade facilitates the transmission of forces without creating a mechanically weak interface.
  • this continuity of weaving makes it possible to directly ensure the retention of the blade on the root, without having to create a securing interface as in the case where an extension of the root is introduced and fixed inside the blade as proposed by FR 3 112 819.
  • the blade portion defines two second internal shaping cavities, formed by a second separation, opening onto the root portion and located on either side of the shaping cavity, the metal shells being partly housed in the second shaping cavities.
  • the extension of the shells into the second cavities prevents the transmission of aerodynamic forces from the blade to the shells via the composite material, which would subject the boundary between the metal shells and the composite material to significant shear forces which could, in certain cases, lead to a detachment.
  • the metal shells directly ensure the transmission of aerodynamic forces to the retention zone by means of bending forces.
  • the shells are here inserted into the second cavities in a simple manner during manufacture, from the bottom of the blade part, i.e. from its lower end along a longitudinal direction of the blade.
  • a larger transverse dimension defined between the metal shells, measured in the chord direction, may be substantially constant in the second shaping cavities.
  • Such a feature is permitted because the retention of the blade in the vein is not ensured by a narrowing of section but by a continuity of fibers. It makes it possible to simplify the shape of the shells and to facilitate their insertion into the cavity during manufacture.
  • a shaping element made of cellular or porous material, distinct from the metal shells, may be present in each of the second shaping cavities.
  • this or these shaping elements having a low density advantageously contributes to lightening the blade. Furthermore, as for the shells, a simple insertion is permitted from the bottom of the blade part during manufacture, thus avoiding having to provide an opening by uncoupling at an edge to be able to introduce these elements.
  • the blade portion may comprise, on a section of its longitudinal dimension adjacent to the root portion, a main woven portion defining a leading edge and a trailing edge, said main portion being separated on the second uncoupling into woven skin portions each delimiting a second shaping cavity, and into an intermediate woven portion located between the skin portions, said intermediate portion being separated on the uncoupling into two uncoupling portions delimiting the shaping cavity.
  • the blade further comprises a shaping part present in the internal shaping cavity, said shaping part being hollow at least on a lower longitudinal end of the blade.
  • Such a characteristic advantageously makes it possible to place in the hollow part of the shaping part one or more masses which contribute to improving the balancing of the rotor.
  • the foot portion includes a mounting portion, defining the retention bulb, and a stilt portion that provides the transition between the mounting portion and the blade portion, the metal shells extending around the mounting and stilt portions.
  • the fibrous reinforcement is formed from carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or a mixture of such fibers.
  • the fibrous reinforcement is advantageously formed from carbon fibers.
  • the matrix is an epoxy resin.
  • the present invention also relates to an unducted fan intended to be mounted on an aircraft comprising a hub comprising blade attachment portions, and a plurality of blades as described above mounted on the attachment portions.
  • Figure 1 schematically represents a section, taken perpendicular to a chord direction, of an example of a blade according to the invention connected to a variable setting mechanism,
  • Figure 2 schematically represents the blade of Figure 1 in section in a plane containing the chord and longitudinal directions
  • Figure 3 schematically represents the blade of Figures 1 and 2 in section plane III-III, perpendicular to the longitudinal direction, and located at a first height in the blade part,
  • Figure 4 illustrates an example of a possible fibrous arrangement in the III-III section plane in the shaped rough state.
  • Figure 5 schematically represents the blade of figures 1 and 2 in the section plane V-V, perpendicular to the longitudinal direction, and located at a second height in the blade part, greater than the first height.
  • Figure 6 schematically represents an example of an engine including an unducted fan comprising several blades according to the invention.
  • FIGS 1 and 2 show sections along two perpendicular planes of an example of a blade 100 according to the invention.
  • the blade 100 comprises a fibrous reinforcement formed in a single piece of three-dimensional fabric which comprises a blade portion 102, and a root portion 104 forming a retention bulb.
  • the fibrous reinforcement may be formed from carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or a mixture of such fibers.
  • the blade 100 extends in a longitudinal direction DL which corresponds to its span direction, or height direction.
  • the root portion 104 When the blade is mounted on the unducted fan, the root portion 104 is connected to a variable pitch mechanism 20, the principle of which is known per se, which makes it possible to modify the pitch angle of the blade 100 around a pitch axis Y, in order to adapt the performance of the engine to the different phases of flight.
  • the Y-axis of the setting extends here along the DL direction.
  • the part 104 corresponds to the part located below the limit 103 of the aerodynamic vein in the DL direction
  • the part 102 corresponds to the part located above this limit 103 in the DL direction.
  • the limit 103 separates the part 102 from the part 104.
  • the part 104 can form a lug 104c at the lower longitudinal end intended to control the setting of the blade in the event of an over-torque occurring for example during the ingestion of a bird. Any other device making it possible to achieve a secondary force passage can be an alternative.
  • the engine 200 shown is an unducted type engine (called “open rotor”).
  • the engine 200 comprises a nacelle intended to be fixed to a fuselage of an aircraft, and an unducted fan 204.
  • the invention is also applicable to turboprop type architectures.
  • the fan rotor comprises a hub rotatably mounted relative to the nacelle and the blades 100 are fixed to the hub and are mounted inside the variable pitch mechanism 20 arranged in the hub.
  • the part 104 is rotatably mounted inside the mechanism 20 arranged in the hub, by means of balls 22 or other rolling elements.
  • the portion 104 comprises a mounting portion 107a, defining the retention bulb, which is housed in the mechanism 20, and a stilt portion 107b which provides the transition between the portion 107a and the blade portion 102.
  • the retention bulb defines an upper frustoconical portion 104a in the direction DL, called the upper bearing surface, which has a section, taken transversely to the direction DL, which decreases when moving towards the part 102 so as to cooperate with a bearing surface 24 of the mechanism 20 to ensure the retention of the blade 100 subjected to the centrifugal force, as well as the absorption of bending forces.
  • the retention bulb further defines a lower frustoconical portion 104b in the direction DL, called the lower bearing surface, which has a section, taken transversely to the direction DL, which decreases when moving away from the part 102.
  • This portion 104b rests on the bearing surface 26, which here corresponds to a barrel which is movable in the direction DL relative to the inner bearing ring bearing on the bearings, and makes it possible to apply a preload when mounting the blade root in the mechanism 20, i.e. the root is pressed between the upper bearing surface and the lower bearing surface.
  • a locking member can be introduced through the orifices TJ and 29 so as to maintain the retention bulb in compression between the bearing surfaces 24 and 26.
  • the portion 104 is, in addition, reinforced by attached metal shells 105 which extend over substantially its entire height, measured along the direction DL, and extend, in the example considered, into the portion 102, as will be detailed below.
  • the shells 105 extend in particular around the portions 107a and 107b.
  • the shells 105 are imprints of the portion 104 and have a complementary shape. In particular, the shells 105 take on the shape of the retention bulb and of the portion 107b.
  • the shells 105 surround in particular the internal shaping cavity 111, which will be described below.
  • the part 104 is located between the cavity 111 and the shells 105, and in the example illustrated a fraction of the part 102 is located between the cavity 111 and the shells 105.
  • the shells 105 can be made of titanium, titanium alloy, such as TA6V, steel, aluminum or aluminum alloy.
  • the shells 105 can be made by a forging process, coupled if necessary with a mechanical or chemical machining process. They are then attached around the part 104, preferably with a film of glue at the interface to improve the adhesion of the assembly after formation of the matrix. If a film of glue is used, it is deposited on the inner surface of the shells 105 which may, beforehand, have been treated chemically or dry (for example by laser).
  • the polymerization of the glue film (if present) is carried out during the formation of the organic matrix, and in particular during the polymerization of the resin used to obtain this matrix.
  • the fibrous reinforcement is produced by three-dimensional weaving of first yarns, generally extending along the DL direction, with second yarns, generally extending along the DC chord direction.
  • three-dimensional weaving or “3D weaving” is meant here a fabric in which at least some of the first yarns bind second yarns on several layers of second yarns.
  • the three-dimensional weaving can be in an "interlock” weave, this case being only one example among others as the person skilled in the art will recognize.
  • the first yarns can be warp yarns and the second yarns can be warp yarns. weft or vice versa, the roles between warps and wefts being able to be reversed in the present text.
  • the three-dimensional weaving is carried out continuously between the parts 104 and 102, thus first threads woven with second threads in the part 104 extend into the part 102 and are woven there with second threads.
  • the first threads ensure textile continuity between the parts 102 and 104, these two parts being formed in one piece by the same piece of fabric.
  • the fibrous reinforcement is obtained by shaping a fibrous blank which has been woven in one piece between the parts 102 and 104 and by providing gaps whose structure and function will now be detailed in connection with FIGS. 3 to 5.
  • the formation of such a blank uses weaving techniques known per se.
  • FIG. 3 shows the blade 100 according to the section plane III-III, taken at a first height on the part 102. A similar structure is verified on the entire section T of the part 102 which is adjacent to the part 104. In this view, the second wires extend between a leading edge 106 located upstream and a trailing edge 108 located downstream. Unless otherwise stated, the terms “upstream” and “downstream” are taken with reference to the direction of air flow around the blade 100.
  • a first uncoupling DI is made in the chord direction DC.
  • the uncoupling DI is made in part 102 as well as in part 104.
  • an uncoupling is made between two layers of warp threads by not passing weft threads through the uncoupling zone so as not to bind threads of warp layers located on either side of the uncoupling.
  • the uncoupling DI defines an uncoupling (or non-woven) zone extending in the chord direction DC and in the longitudinal direction DL.
  • the uncoupling DI defines a first internal shaping cavity 111 in which a shaping part 112 is housed, which makes it possible, among other things, to shape the root as well as a part of the blade.
  • this part 112 makes it possible in particular to simplify obtaining the shape of the retention bulb, thus avoiding having to resort to complex weaving to obtain this shape.
  • the part 112 is an integral part of the blade 100 mounted on the fan, but it would not be outside the scope of the invention if this part were removed or eliminated after formation of the matrix and before mounting on the engine.
  • the part 112 may be solid or hollow. It may be made of metallic material, of composite material, for example with an organic matrix with a reinforcement based on long or short fibers, or of cellular or porous material, such as a foam. As illustrated in FIGS.
  • the part 112 may have a hollow part 119 at least on a lower longitudinal end of the blade 100 which may contain masses to improve the balancing of the rotor.
  • the part 119 may have a shape of revolution around the direction DL.
  • the uncoupling DI is formed by omitting to weave second yarns with first yarns so as to separate the woven fibrous portion 120 into two woven fibrous portions 122 and 124 and uncoupled, which can be spaced apart from each other on the uncoupling DI so as to define the cavity 111 and be able to house the part 112 therein.
  • the portions 122 and 124 ensure the continuity of first yarns between the parts 102 and 104.
  • the uncoupling DI extends from an upstream end Dll, located on the side of the leading edge 106, to a downstream end D12, located on the side of the trailing edge 108.
  • the portion 120 separates into two portions 122 and 124 from the end Dll and these portions 122 and 124 are woven together from the end D12 to reform the portion 120.
  • Portions 122 and 124 are shown having substantially the same dimension in a thickness direction DE, transverse to the chord direction DC, but it is of course not outside the scope of the invention when this is not the case. It will be noted that the end D11 is spaced from the leading edge 106 and that the end D12 is spaced from the trailing edge 108. No disconnection is made at the leading edges 106 or trailing edges 108.
  • a second unconnection D2 is produced in the chord direction DC.
  • the unconnection D2 is formed between an upstream end D21 and a downstream end D22.
  • the unconnection D2 defines a unconnected (or non-woven) zone extending in the chord direction DC and in the longitudinal direction DL.
  • a main woven fibrous portion 130 defines the leading edge 106 and is separated, from the end D21, into three woven portions: the portions 132 and 134, called skin portions, which define the aerodynamic profile of the blade and form the extrados and the intrados, as well as the portion 120 which was previously described, called the intermediate portion which is located between the skin portions 132 and 134.
  • the decoupling D2 makes it possible to define two second internal conformation cavities 136 and 138 which are located on either side of the cavity 111 and partially surround it. More specifically, the cavity 136 is delimited, on one side, by the meeting of the portions 120 and 122, and by the portion 132, on an opposite side. The cavity 136 is located between the portion 132 and the portion 122, or between the portion 132 and the cavity 111. The cavity 136 is located on the extrados side and is present between the extrados and the portion 122, or between the extrados and the cavity 111.
  • the cavity 138 is, for its part, delimited, on one side, by the meeting of the portions 120 and 124 and by the portion 134, on an opposite side.
  • the cavity 138 is located between the portion 134 and the portion 124, or between the portion 134 and the cavity 111.
  • the cavity 138 is located on the intrados side and is present between the intrados and the portion 124, or between the intrados and the cavity 111.
  • the portions 132 and 134 each have a dimension, taken in the direction DE, which decreases as one moves away from the end D21 over at least a fraction of their dimension in the direction DC.
  • the cavities 136 and 138 are located inside the blade portion 102 and open at the level of the root portion 104, that is to say at the level of the limit 103 of the aerodynamic vein.
  • the elements 140 and 142 participate in giving the desired shape to the aerodynamic profile of the blade 100.
  • the elements 140 and 142 are made of a cellular material, such as a honeycomb, or porous material such as a foam.
  • a layer of organic matrix may be present on the lower longitudinal end of the portion 102 (along the vein boundary 103) so as to isolate the elements 140, 142 from the outside in the blade ready to be mounted on the fan.
  • the shells 105 extend inside the cavities 136 and 138 and are partly housed therein.
  • the cavities 136 and 138 open at least at the portion 104 to allow the introduction of the shells 105.
  • a first shell 105 is housed between the portions 132 and 122 and another between the portions 124 and 134.
  • the shells 105 are located around the portions 122 and 124.
  • a transverse dimension D105 defined between the shells 105, measured in the chord direction DC, may be substantially constant in the second cavities 136 and 138.
  • a surface preparation by chemical means or by dry means such as a laser treatment is also applied to this upper portion of the shells which will be placed inside the blade on the one hand on the outer surface in contact with the portions 132 and 134 and on the other hand on the inner surface in contact with the portions 122 and 124.
  • a film of glue is then applied to these surfaces as described above.
  • the elements 140 and 142 bear on the shells 105 and have a bearing surface 140a, 142a matching their shape.
  • Such an extension of the shells in the blade portion 102 constitutes a preferred embodiment and, in a variant not illustrated, the shells cover only the root portion without extending into the blade portion.
  • the uncoupling D2 has a downstream end D22 from which the portions 120, 132 and 134 are woven together to reform the main portion 130 defining the trailing edge 108.
  • the end D21 is spaced from the leading edge 106 and the end D22 is spaced from the trailing edge 108.
  • the uncoupling DI is present inside the uncoupling D2 with the ends D21, D11, D12 and D22 succeeding each other in this order when moving from the leading edge 106 to the trailing edge 108.
  • An upstream zone of the portion 120 connects the end D21 to the end D11 and a downstream zone of the portion 120 connects the end D12 to the end D22.
  • FIG. 4 shows a view of the second threads T1-T4, which are here weft threads, in cross-section to the direction DL.
  • This view corresponds to a view in the shaped rough state, showing in particular excess lengths of non-woven threads. which are intended to be cut to obtain the fiber reinforcement.
  • the second threads are split into four groups, each denoted from T1 to T4.
  • the first group T1 is woven with first threads from the leading edge 106 to the trailing edge 108 and extends in particular in the portions 130, 132 and 134.
  • the second group T2 is also woven with first threads from the leading edge 106 to the trailing edge 108 extending in the portions 130, 120, 122 and 124.
  • the threads of the second group T2 intersect at the crossing points CT2 which delimit the delinkage DI on the upstream side and the downstream side. This interweaving makes it possible to prevent the preform from opening in the direction DE once it has been consolidated. This helps to prevent the delinked areas from extending under mechanical loading.
  • the yarns of the third group T3 intersect at the crossing points CT3, delimiting the uncoupling D2 on the upstream side, to split for example into a first subgroup which is woven with the first yarns in the portions 120, 122, 124 and 130 and extends to the trailing edge 108, and into a second subgroup which is taken out of the fabric to adapt the thickness of the woven portions.
  • the yarns of the second subgroup are woven in the portions 132 and 134 rather than being taken out.
  • the choice of one or the other of these variants will be made according to the desired thickness for the portions 132 and 134.
  • the interweaving of the yarns at the points CT3 makes it possible to benefit from the mechanical advantage described above.
  • the yarns of the first subgroup of the third group T3 are untied from the yarns of the first group T1 so as to form the cavities 136 and 138.
  • the fourth group T4 is woven with the first yarns on the portion 130 and is then taken out of the fabric to manage the thickness transitions.
  • the fourth group T4 is woven only on the side of the leading edge 106 and is not reintroduced into the reinforcement after the yarns have come out, forming excess lengths which are cut off during the shaping of the blank to obtain the fibrous reinforcement.
  • the portions 130, 120, 122, 124, 132 and 134 are each formed by three-dimensional weaving.
  • Figure 5 shows a view along the section plane VV where the main portion 130, which corresponds to the extension of the textile illustrated in Figures 3 and 4 along the direction DL, has the separation DI to form the cavity 111. However, there is no longer any separation D2 at this height.
  • a fiber blank in a single piece of fabric, is obtained by three-dimensional weaving by arranging the separations DI and D2, using techniques known per se.
  • the part 112 is then introduced inside the separation D1.
  • the shells 105 are attached to the part 104 and introduced, in the example illustrated, into the separation D2 as previously described.
  • the elements of conformation 140 and 142 in the decoupling D2 which have been previously formed to the desired geometry.
  • the blank is shaped into the blade 100 to be obtained.
  • the excess lengths are cut and the assembly is then placed in an injection mold in order to introduce a resin into the porosity of the reinforcement, for example by a resin transfer molding technique.
  • a heat treatment for polymerization of the resin thus introduced can then be carried out and the metal protection 110 and a possible defrosting system can be placed in a manner known per se in order to obtain the blade 100 ready to be mounted on the engine.

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Abstract

La présente invention concerne une aube (100) en matériau composite à calage variable pour soufflante non-carénée d'aéronef, comprenant : un renfort fibreux, formé en une seule pièce de tissu tridimensionnel, comprenant une partie (102) de pale, et une partie (104) de pied formant un bulbe de rétention et destinée à être reliée à un mécanisme (20) de calage variable, le tissage tridimensionnel étant réalisé continument entre la partie de pied et la partie de pale, le renfort fibreux définissant une cavité interne (111) de conformation, formée par une déliaison (D1), s'étendant à l'intérieur de la partie de pied et de la partie de pale, une matrice densifiant ledit renfort fibreux, et des coques métalliques (105) de renfort rapportées autour de la partie de pied.

Description

Description Titre de l'invention : Aube en matériau composite à calage variable pour soufflante non-carénée d'aéronef
Domaine Technique
[0001] L'invention concerne une aube de soufflante non-carénée à calage variable pour un aéronef, ainsi qu'une soufflante associée.
Technique antérieure
[0002] 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.
[0003] Ainsi, dans ce type de moteur, les aubes de la soufflante peuvent présenter une grande envergure.
[0004] De plus, ces moteurs comprennent généralement un mécanisme permettant de modifier l'angle de calage des aubes afin d'adapter la poussée générée par la soufflante en fonction des différentes phases de vol.
[0005] Une excitation vibratoire intense peut survenir à des régimes de rotation élevés sur les architectures non carénées à cause des effets d'installation du moteur sur l'aéronef et de la direction de l'écoulement infini amont. En effet, un moteur non caréné subit l'influence du sol et du fuselage ce qui provoque une distorsion dans l'alimentation de l'aube, en vitesse d'écoulement, selon les azimuts moteur. Cela entraîne une réponse vibratoire des aubes sur les premiers ordres moteurs IN, 2N et 3N (éventuellement plus). D'autre part, en l'absence de manche d'entrée d'air, la direction de l'air qui s'écoule à travers les pales n'est pas parallèle à l'axe moteur. Cet angle de dérapage entraîne des efforts, dits « IP », qui provoquent une réponse vibratoire des aubes sur l'ordre moteur IN. De façon similaire, ces efforts IP peuvent également apparaître lors des phases de montées ou d'approche de l'avion car l'air s'écoule à travers les pales avec un angle d'incidence. Ces excitations vibratoires à régime de rotation élevée génèrent un cyclage en contrainte très important sur l'ensemble de l'aubage. En particulier, la partie du pied d'aube située entre le moyeu et la veine, appelée aussi « échasse », est une zone chargée et critique de par sa fonction de rétention de la pale. On connaît FR 3 112 819 qui divulgue un pied d'aube à calage variable présentant un bulbe de rétention et qui est renforcé par des coques métalliques rapportées permettant de limiter l'usure prématurée de l'aube. Cette solution a été proposée afin de répondre aux inconvénients rencontrés avec une attache brochée. Néanmoins, la tenue mécanique d'une telle aube peut encore être améliorée.
[0006] La présente invention propose de renforcer une aube en matériau composite à calage variable pour une soufflante non carénée d'aéronef, notamment afin d'améliorer sa tenue aux efforts « IP ».
Exposé de l'invention
[0007] La présente invention concerne une aube en matériau composite à calage variable pour soufflante non-carénée d'aéronef, comprenant :
- un renfort fibreux, formé en une seule pièce de tissu tridimensionnel, comprenant une partie de pale, et une partie de pied formant un bulbe de rétention et destinée à être reliée à un mécanisme de calage variable, le tissage tridimensionnel étant réalisé continûment entre la partie de pied et la partie de pale, le renfort fibreux définissant une cavité interne de conformation, formée par une déliaison, s'étendant à l'intérieur de la partie de pied et de la partie de pale,
- une matrice densifiant ledit renfort fibreux, et
- des coques métalliques de renfort rapportées autour de la partie de pied.
[0008] L'invention met en œuvre un renfort mono-texture, obtenu par tissage tridimensionnel, entre le pied et la pale avec un renforcement de la partie extérieure du pied composite par des coques métalliques. La continuité du tissage tridimensionnel entre le pied et la pale facilite la transmission des efforts sans créer d'interface mécaniquement faible. En outre cette continuité de tissage permet d'assurer directement la rétention de la pale sur le pied, sans avoir à créer une interface de solidarisation comme dans le cas où un prolongement du pied est introduit et fixé à l'intérieur de la pale tel que proposé par FR 3 112 819.
[0009] Dans un exemple de réalisation, la partie de pale définit deux deuxièmes cavités internes de conformation, formées par une deuxième déliaison, débouchant sur la partie de pied et situées de part et d'autre de la cavité de conformation, les coques métalliques étant en partie logées dans les deuxièmes cavités de conformation.
[0010] Le prolongement des coques dans les deuxièmes cavités évite la transmission des efforts aérodynamiques depuis la pale jusqu'aux coques par l'intermédiaire du matériau composite, ce qui soumettrait la frontière entre les coques métalliques et le matériau composite à d'importants efforts de cisaillement pouvant, dans certains cas, conduire à un décollement. Les coques métalliques assurent directement la transmission des efforts aérodynamiques vers la zone de rétention par l'intermédiaire d'efforts de flexion. En outre, les coques sont ici insérées dans les deuxièmes cavités de manière simple lors de la fabrication, par le bas de la partie de pale, c'est-à-dire par son extrémité inférieure le long d'une direction longitudinale de l'aube.
[0011] En particulier, une plus grande dimension transversale définie entre les coques métalliques, mesurée en direction corde, peut être sensiblement constante dans les deuxièmes cavités de conformation.
[0012] Une telle caractéristique est permise car la rétention de la pale en veine n'est pas assurée par un rétrécissement de section mais par une continuité de fibres. Elle permet de simplifier la forme des coques et de faciliter leur insertion dans la cavité lors de la fabrication.
[0013] En particulier, un élément de conformation en matériau alvéolé ou poreux, distinct des coques métalliques, peut être présent dans chacune des deuxièmes cavités de conformation.
[0014] L'emploi de ce ou ces éléments de conformation ayant une faible densité participe avantageusement à alléger l'aube. En outre comme pour les coques, une insertion simple est permise par le bas de la partie de pale lors de la fabrication, évitant ainsi de devoir ménager une ouverture par déliaison au niveau d'un bord pour pouvoir introduire ces éléments.
[0015] Dans un exemple de réalisation, la partie de pale peut comprendre, sur un tronçon de sa dimension longitudinale adjacent à la partie de pied, une portion tissée principale définissant un bord d'attaque et un bord de fuite, ladite portion principale étant séparée sur la deuxième déliaison en des portions tissées de peau délimitant chacune une deuxième cavité de conformation, et en une portion tissée intermédiaire située entre les portions de peau, ladite portion intermédiaire étant séparée sur la déliaison en deux portions déliées délimitant la cavité de conformation.
[0016] Dans un exemple de réalisation, l'aube comprend en outre une pièce de conformation présente dans la cavité interne de conformation, ladite pièce de conformation étant creuse au moins sur une extrémité longitudinale inférieure de l'aube.
[0017] Une telle caractéristique permet avantageusement de placer dans la partie en creux de la pièce de conformation une ou plusieurs masses qui participent à améliorer l'équilibrage du rotor.
[0018] Dans un exemple de réalisation, la partie de pied comprend une portion de montage, définissant le bulbe de rétention, et une portion d'échasse qui assure la transition entre la portion de montage et la partie de pale, les coques métalliques s'étendant autour des portions de montage et d'échasse.
[0019] Dans un exemple de réalisation, le renfort fibreux est formé de fibres de carbone, de fibres de verre, de fibres d'aramide, ou d'un mélange de telles fibres. Le renfort fibreux est avantageusement formé de fibres de carbone.
[0020] Dans un exemple de réalisation, la matrice est une résine époxy.
[0021] La personne du métier reconnaîtra que d'autres résines sont envisageables et que la résine employée peut être thermodurcissable ou thermoplastique.
[0022] La présente invention concerne également une soufflante non-carénée destinée à être montée sur un aéronef comprenant un moyeu comprenant des parties de fixation d'aube, et une pluralité d'aubes telles que décrites plus haut montées sur les parties de fixation.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique, une coupe, prise perpendiculairement à une direction corde, d'un exemple d'aube selon l'invention reliée à un mécanisme de calage variable,
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière schématique, l'aube de la figure 1 en coupe dans un plan contenant les directions corde et longitudinale,
[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique, l'aube des figures 1 et 2 dans le plan de coupe III-III, perpendiculaire à la direction longitudinale, et situé à une première hauteur dans la partie de pale,
[Fig. 4] La figure 4 illustre un exemple d'arrangement fibreux possible dans le plan de coupe III-III à l'état d'ébauche mise en forme.
[Fig. 5] La figure 5 représente, de manière schématique, l'aube des figures 1 et 2 dans le plan de coupe V-V, perpendiculaire à la direction longitudinale, et situé à une deuxième hauteur dans la partie de pale, supérieure à la première hauteur.
[Fig. 6] La figure 6 représente, de manière schématique, un exemple de moteur incluant une soufflante non-carénée comprenant plusieurs aubes selon l'invention.
Description des modes de réalisation
[0023] L'invention est à présent décrite au moyen de figures, présentes à but descriptif pour illustrer certains modes de réalisation de l'invention et qui ne doivent pas être interprétées comme limitant cette dernière. [0024] On a représenté aux figures 1 et 2 des coupes selon deux plans perpendiculaires d'un exemple d'aube 100 selon l'invention. L'aube 100 comprend un renfort fibreux formé en une seule pièce de tissu tridimensionnel qui comprend une partie 102 de pale, et une partie 104 de pied formant un bulbe de rétention. Le renfort fibreux peut être formé de fibres de carbone, de fibres de verre, de fibres d'aramide, ou d'un mélange de telles fibres. L'aube 100 s'étend selon une direction DL longitudinale qui correspond à sa direction d'envergure, ou de hauteur. Lorsque l'aube est montée sur la soufflante non-carénée, la partie 104 de pied est reliée à un mécanisme 20 de calage variable, dont le principe est connu en soi, qui permet de modifier l'angle de calage de l'aube 100 autour d'un axe Y de calage, afin d'adapter les performances du moteur aux différentes phases de vol. L'axe Y de calage s'étend ici le long de la direction DL. La partie 104 correspond à la partie située sous la limite 103 de la veine aérodynamique selon la direction DL, et la partie 102 correspond à la partie située au-dessus de cette limite 103 selon la direction DL. La limite 103 sépare la partie 102 de la partie 104. La partie 104 peut former un ergot 104c en extrémité longitudinale inférieure destiné à contrôler le calage de l'aube en cas de sur-couple survenant par exemple lors d'une ingestion d'oiseau. Tout autre dispositif permettant de réaliser un passage d'effort secondaire peut être une alternative.
[0025] Sur la figure 6, le moteur 200 représenté est un moteur de type non caréné (dit « open rotor »). Le moteur 200 comprend une nacelle destinée à être fixée à un fuselage d'un aéronef, et une soufflante 204 non carénée. L'invention est également applicable à des architectures de type turbopropulseur. Sur la figure 6, le rotor de soufflante comprend un moyeu monté rotatif par rapport à la nacelle et les aubes 100 sont fixées au moyeu et sont montées à l'intérieur du mécanisme 20 de calage variable ménagé dans le moyeu. La partie 104 est montée rotative à l'intérieur du mécanisme 20 ménagé dans le moyeu, par l'intermédiaire de billes 22 ou d'autres éléments roulants.
[0026] La partie 104 comprend une portion de montage 107a, définissant le bulbe de rétention, qui est logée dans le mécanisme 20, et une portion 107b d'échasse qui assure la transition entre la portion 107a et la partie 102 de pale.
[0027] Le bulbe de rétention définit une portion tronconique 104a supérieure selon la direction DL, dite portée supérieure, qui présente une section, prise transversalement à la direction DL, qui décroît lorsque l'on se déplace vers la partie 102 de sorte à coopérer avec une surface d'appui 24 du mécanisme 20 pour assurer la rétention de l'aube 100 soumise à la force centrifuge, ainsi que la reprise des efforts de flexion. Le bulbe de rétention définit en outre une portion tronconique 104b inférieure selon la direction DL, dite portée inférieure, qui présente une section, prise transversalement à la direction DL, qui décroît lorsque l'on s'éloigne de la partie 102. Cette portion 104b repose sur la surface d'appui 26, qui correspond ici à un barillet qui est mobile dans la direction DL par rapport à la bague interne de roulement en appui sur les roulements, et permet d'appliquer une pré-charge lors du montage du pied d'aube dans le mécanisme 20, c'est-à-dire que le pied est pressé entre la portée supérieure et la portée inférieure. Un organe de blocage peut être introduit au travers des orifices TJ et 29 de sorte à maintenir le bulbe de rétention en compression entre les surfaces d'appui 24 et 26.
[0028] Une matrice organique en résine thermodurcissable ou thermoplastique, par exemple en résine époxy, densifie le renfort fibreux en remplissant sa porosité et en enrobant les fibres de ce renfort. La partie 104 est, en outre, renforcée par des coques métalliques 105 rapportées qui s'étendent sur sensiblement sur toute sa hauteur, mesurée le long de la direction DL, et se prolongent, dans l'exemple considéré, dans la partie 102, comme cela sera détaillé plus bas. Les coques 105 s'étendent en particulier autour des portions 107a et 107b. Les coques 105 sont des empreintes de la partie 104 et présentent une forme complémentaire. En particulier, les coques 105 reprennent la forme du bulbe de rétention et de la portion 107b. Les coques 105 entourent en particulier la cavité interne 111 de conformation, laquelle sera décrite dans la suite. La partie 104 est située entre la cavité 111 et les coques 105, et dans l'exemple illustré une fraction de la partie 102 est située entre la cavité 111 et les coques 105. Les coques 105 peuvent être en titane, en alliage de titane, comme le TA6V, en acier, en aluminium ou en alliage d'aluminium. Les coques 105 peuvent être réalisées par un procédé de forge, couplé si besoin à un procédé d'usinage mécanique ou chimique. Elles sont ensuite rapportées autour de la partie 104, préférentiellement avec un film de colle à l'interface pour améliorer l'adhésion de l'ensemble après formation de la matrice. Si un film de colle est utilisé, celui-ci est déposé sur la surface intérieure des coques 105 qui peuvent, au préalable, avoir été traitées par voie chimique ou sèche (par exemple par laser). La polymérisation du film de colle (si présent) est réalisée lors de la formation de la matrice organique, et en particulier lors de la polymérisation de la résine permettant d'obtenir cette matrice.
[0029] Le renfort fibreux est réalisé par tissage tridimensionnel de premiers fils, s'étendant généralement le long de la direction DL, avec des deuxièmes fils, s'étendant généralement le long de la direction corde DC. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », on entend ici un tissu dans lequel certains au moins des premiers fils lient des deuxièmes fils sur plusieurs couches de deuxièmes fils. Le tissage tridimensionnel peut être à armure « interlock », ce cas n'étant qu'un exemple parmi d'autres comme la personne du métier le reconnaîtra. Les premiers fils peuvent être des fils de chaîne et les deuxièmes fils des fils de trame ou inversement, les rôles entre chaînes et trames pouvant être inversés dans le présent texte. Le tissage tridimensionnel est réalisé continûment entre les parties 104 et 102, ainsi des premiers fils tissés avec des deuxièmes fils dans la partie 104 s'étendent dans la partie 102 et y sont tissés avec des deuxièmes fils. Les premiers fils assurent une continuité textile entre les parties 102 et 104, ces deux parties étant formées d'un seul tenant par une même pièce de tissu.
[0030] Le renfort fibreux est obtenu par mise en forme d'une ébauche fibreuse qui a été tissée d'un seul tenant entre les parties 102 et 104 et en ménageant des déliaisons dont la structure et la fonction vont, à présent, être détaillées en lien avec les figures 3 à 5. La formation d'une telle ébauche fait appel à des techniques de tissage connues en soi.
[0031] La figure 3 montre l'aube 100 selon le plan de coupe III-III, pris à une première hauteur sur la partie 102. Une structure similaire est vérifiée sur l'ensemble du tronçon T de la partie 102 qui est adjacent à la partie 104. Sur cette vue, les deuxièmes fils s'étendent entre un bord d'attaque 106 situé en amont et un bord de fuite 108 situé en aval. Sauf mention contraire, les termes « amont » et « aval » sont pris en référence au sens d'écoulement de l'air autour de l'aube 100.
[0032] Une première déliaison DI est réalisée en direction corde DC. La déliaison DI est réalisée en partie 102 ainsi qu'en partie 104. De façon connue en soi, une déliaison est réalisée entre deux couches de fils de chaîne en ne faisant pas transiter des fils de trame à travers la zone de déliaison pour ne pas lier des fils de couches de chaînes situées de part et d'autre de la déliaison. La déliaison DI définit une zone déliée (ou non-tissée) s'étendant en direction corde DC et en direction longitudinale DL. La déliaison DI définit une première cavité 111 interne de conformation dans laquelle une pièce 112 de conformation est logée, laquelle permet, entre autres, de mettre en forme le pied ainsi qu'une partie de la pale. La présence de cette pièce 112 permet notamment de simplifier l'obtention de la forme du bulbe de rétention, évitant ainsi de devoir recourir à un tissage complexe pour obtenir cette forme. Dans l'exemple considéré, la pièce 112 fait partie intégrante de l'aube 100 montée sur la soufflante mais l'on ne sort pas du cadre de l'invention si cette pièce était retirée ou éliminée après formation de la matrice et avant montage sur le moteur. La pièce 112 peut être pleine ou creuse. Elle peut être en matériau métallique, en matériau composite, par exemple à matrice organique avec un renfort à base de fibres longues ou courtes, ou en matériau alvéolé ou poreux, comme une mousse. Comme illustré aux figures 1 et 2, la pièce 112 peut présenter une partie creuse 119 au moins sur une extrémité longitudinale inférieure de l'aube 100 laquelle peut contenir des masses pour améliorer l'équilibrage du rotor. La partie 119 peut avoir une forme de révolution autour de la direction DL. [0033] La déliaison DI est formée en omettant de tisser des deuxièmes fils avec des premiers fils de sorte à séparer la portion fibreuse tissée 120 en deux portions fibreuses tissées 122 et 124 et déliées, qui peuvent être écartées l'une par rapport à l'autre sur la déliaison DI de sorte à définir la cavité 111 et pouvoir y loger la pièce 112. Les portions 122 et 124 assurent la continuité de premiers fils entre les parties 102 et 104. La déliaison DI s'étend à partir d'une extrémité amont Dll, située du côté du bord d'attaque 106, jusqu'à une extrémité aval D12, située du côté du bord de fuite 108. La portion 120 se sépare en deux portions 122 et 124 à partir de l'extrémité Dll et ces portions 122 et 124 sont tissées ensemble à partir de l'extrémité D12 pour reformer la portion 120. On a représenté des portions 122 et 124 ayant sensiblement la même dimension selon une direction d'épaisseur DE, transversale à la direction corde DC, mais l'on ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention lorsque ce n'est pas le cas. On notera que l'extrémité Dll est espacée du bord d'attaque 106 et que l'extrémité D12 est espacée du bord de fuite 108. Aucune déliaison n'est réalisée au niveau des bords d'attaque 106 ou de fuite 108.
[0034] Dans l'exemple illustré, une deuxième déliaison D2 est réalisée en direction corde DC. La déliaison D2 est formée entre une extrémité amont D21 et une extrémité aval D22. La déliaison D2 définit une zone déliée (ou non-tissée) s'étendant en direction corde DC et en direction longitudinale DL. Une portion fibreuse principale tissée 130 définit le bord d'attaque 106 et est séparée, à partir de l'extrémité D21, en trois portions tissées : les portions 132 et 134, dites portions de peau, qui définissent le profil aérodynamique de l'aube et forment l'extrados et l'intrados, ainsi que la portion 120 qui a été précédemment décrite, dite portion intermédiaire qui est située entre les portions 132 et 134 de peau. Plus précisément, la déliaison D2 permet de définir deux deuxièmes cavités internes 136 et 138 de conformation qui sont situées de part et d'autre de la cavité 111 et entourent partiellement celle-ci. Plus précisément, la cavité 136 est délimitée, sur un côté, par la réunion des portions 120 et 122, et par la portion 132, sur un côté opposé. La cavité 136 est située entre la portion 132 et la portion 122, ou entre la portion 132 et la cavité 111. La cavité 136 est située du côté extrados et est présente entre l'extrados et la portion 122, ou entre l'extrados et la cavité 111. La cavité 138 est, quant à elle, délimitée, sur un côté, par la réunion des portions 120 et 124 et par la portion 134, sur un côté opposé. La cavité 138 est située entre la portion 134 et la portion 124, ou entre la portion 134 et la cavité 111. La cavité 138 est située du côté intrados et est présente entre l'intrados et la portion 124, ou entre l'intrados et la cavité 111. On notera que les portions 132 et 134 ont chacune une dimension, prise selon la direction DE, qui est décroissante lorsque l'on s'éloigne de l'extrémité D21 sur au moins une fraction de leur dimension en direction DC. Les cavités 136 et 138 sont situées à l'intérieur de la partie de pale 102 et débouchent au niveau de la partie de pied 104, c'est-à-dire au niveau de la limite 103 de la veine aérodynamique.
[0035] Les éléments 140 et 142 participent à conférer la forme souhaitée au profil aérodynamique de l'aube 100. Les éléments 140 et 142 sont en matériau alvéolé, comme un nid d'abeille, ou poreux comme une mousse. Une couche de matrice organique peut être présente sur l'extrémité longitudinale inférieure de la partie 102 (le long de la limite 103 de veine) de sorte à isoler les éléments 140, 142 de l'extérieur dans l'aube prête à être montée sur la soufflante.
[0036] En outre, les coques 105 se prolongent à l'intérieur des cavités 136 et 138 et sont en partie logées dans celles-ci. Les cavités 136 et 138 débouchent au niveau de la partie 104 au moins pour permettre l'introduction des coques 105. Une première coque 105 est logée entre les portions 132 et 122 et une autre entre les portions 124 et 134. Les coques 105 sont situées autour des portions 122 et 124. Une dimension transversale D105 définie entre les coques 105, mesurée en direction corde DC, peut être sensiblement constante dans les deuxièmes cavités 136 et 138. De préférence, une préparation de surface par voie chimique ou par voie sèche telle qu'un traitement laser est également appliqué sur cette partie haute des coques qui sera placée à l'intérieur de la pale d'une part sur la surface extérieure en contact avec les portions 132 et 134 et d'autre part sur la surface intérieure en contact avec les portions 122 et 124. Un film de colle est ensuite appliqué sur ces surfaces comme décrit plus haut. Comme illustré, les éléments 140 et 142 sont en appui sur les coques 105 et présentent une surface d'appui 140a, 142a épousant leur forme. Un tel prolongement des coques dans la partie de pale 102 constitue un mode de réalisation préférentiel et, dans une variante non illustrée, les coques recouvrent uniquement la partie de pied sans s'étendre dans la partie de pale.
[0037] La déliaison D2 présente une extrémité aval D22 à partir de laquelle les portions 120, 132 et 134 sont tissées ensemble pour reformer la portion principale 130 définissant le bord de fuite 108. L'extrémité D21 est espacée du bord d'attaque 106 et l'extrémité D22 est espacée du bord de fuite 108. Dans l'exemple considéré, la déliaison DI est présente à l'intérieur de la déliaison D2 avec les extrémités D21, Dll, D12 et D22 se succédant dans cet ordre lorsque l'on se déplace du bord d'attaque 106 au bord de fuite 108. Une zone amont de la portion 120 relie l'extrémité D21 à l'extrémité Dll et une zone aval de la portion 120 relie l'extrémité D12 à l'extrémité D22.
[0038] On a représenté, à la figure 4, une vue des deuxièmes fils T1-T4, qui sont ici des fils de trame, en coupe transversalement à la direction DL. Cette vue correspond à une vue à l'état d'ébauche mise en forme, montrant en particulier des sur-longueurs de fils non-tissés qui ont vocation à être découpées pour obtenir le renfort fibreux. Les deuxièmes fils sont scindés en quatre groupes, chacun noté de Tl à T4. Le premier groupe Tl est tissé avec des premiers fils depuis le bord d'attaque 106 jusqu'au bord de fuite 108 et s'étend en particulier dans les portions 130, 132 et 134. Le deuxième groupe T2 est également tissé avec des premiers fils depuis le bord d'attaque 106 jusqu'au bord de fuite 108 en s'étendant dans les portions 130, 120, 122 et 124. Les fils du deuxième groupe T2 s'entrecroisent aux points de croisement CT2 qui délimitent la déliaison DI du côté amont et du côté aval. Cet entrecroisement permet d'éviter l'ouverture de la préforme dans la direction DE une fois celle-ci consolidée. Cela contribue à éviter que les zones déliées s'étendent sous chargement mécanique. Les fils du troisième groupe T3 s'entrecroisent aux points de croisement CT3, délimitant la déliaison D2 du côté amont, pour se scinder par exemple en un premier sous- groupe qui est tissé avec les premiers fils dans les portions 120, 122, 124 et 130 et s'étend jusqu'au bord de fuite 108, et en un deuxième sous-groupe qui est sorti du tissu pour adapter l'épaisseur des portions tissées. Selon une variante, les fils du deuxième sous- groupe sont tissés dans les portions 132 et 134 plutôt que d'être sortis. Le choix de l'une ou l'autre de ces variantes se fera en fonction de l'épaisseur souhaitée pour les portions 132 et 134. D'une manière générale, l'entrecroisement des fils aux points CT3 permet de bénéficier de l'avantage mécanique décrit ci-dessus. Dans l'exemple considéré, les fils du premier sous- groupe du troisième groupe T3 sont déliés des fils du premier groupe Tl de sorte à former les cavités 136 et 138. Enfin, le quatrième groupe T4 est tissé avec les premiers fils sur la portion 130 et est ensuite sorti du tissu pour gérer les transitions d'épaisseur. Le quatrième groupe T4 est tissé uniquement du côté du bord d'attaque 106 et n'est pas réintroduit dans le renfort après la sortie de fils, formant des sur-longueurs qui sont découpées lors de la mise en forme de l'ébauche pour obtenir le renfort fibreux. Dans l'exemple illustré, les portions 130, 120, 122, 124, 132 et 134 sont chacune formées par tissage tridimensionnel. [0039] La figure 5 représente une vue selon le plan de coupe V-V où la portion principale 130, qui correspond au prolongement du textile illustré aux figures 3 et 4 selon la direction DL, présente la déliaison DI pour former la cavité 111. Néanmoins, il n'y a plus à cette hauteur de déliaison D2.
[0040] La suite s'attache à décrire des détails relatifs au procédé de fabrication de l'aube 100. Dans un premier temps, une ébauche fibreuse, en une seule pièce de tissu, est obtenue par tissage tridimensionnel en ménageant les déliaisons DI et D2, en utilisant des techniques connues en soi. On introduit ensuite la pièce 112 à l'intérieur de la déliaison Dl. Les coques 105 sont rapportées sur la partie 104 et introduites, dans l'exemple illustré, dans la déliaison D2 comme précédemment décrit. On introduit également les éléments de conformation 140 et 142 dans la déliaison D2 qui ont été formés au préalable à la géométrie souhaitée. De la sorte, l'ébauche est mise à la forme de l'aube 100 à obtenir. On procède à une découpe des sur-longueurs et l'on place alors l'ensemble dans un moule d'injection afin de procéder à l'introduction d'une résine dans la porosité du renfort, par exemple par une technique de moulage par transfert de résine (« Resin Transfer Molding »). On peut ensuite réaliser un traitement thermique de polymérisation de la résine ainsi introduite et placer, de manière connue en soi, la protection métallique 110 et un éventuel système de dégivrage afin d'obtenir l'aube 100 prête à être montée sur le moteur.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Aube (100) en matériau composite à calage variable pour soufflante (204) non-carénée d'aéronef, comprenant :
- un renfort fibreux, formé en une seule pièce de tissu tridimensionnel, comprenant une partie (102) de pale, et une partie (104) de pied formant un bulbe de rétention et destinée à être reliée à un mécanisme (20) de calage variable, le tissage tridimensionnel étant réalisé continûment entre la partie de pied et la partie de pale, le renfort fibreux définissant une cavité interne (111) de conformation, formée par une déliaison (Dl), s'étendant à l'intérieur de la partie de pied et de la partie de pale,
- une matrice densifiant ledit renfort fibreux, et
- des coques métalliques (105) de renfort rapportées autour de la partie de pied.
[Revendication 2] Aube (100) selon la revendication 1, dans laquelle la partie (102) de pale définit deux deuxièmes cavités internes (136 ; 138) de conformation, formées par une deuxième déliaison (D2), débouchant sur la partie (104) de pied et situées de part et d'autre de la cavité (111) de conformation, les coques métalliques (105) étant en partie logées dans les deuxièmes cavités de conformation.
[Revendication 3] Aube (100) selon la revendication 2, dans laquelle une plus grande dimension transversale (D105) définie entre les coques métalliques (105), mesurée en direction corde (DC), est sensiblement constante dans les deuxièmes cavités (136 ; 138) de conformation.
[Revendication 4] Aube (100) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle un élément de conformation (140 ; 142) en matériau alvéolé ou poreux, distinct des coques métalliques (105), est présent dans chacune des deuxièmes cavités (136 ; 138) de conformation.
[Revendication 5] Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la partie (102) de pale comprend, sur un tronçon de sa dimension longitudinale adjacent à la partie (104) de pied, une portion tissée principale (130) définissant un bord d'attaque (106) et un bord de fuite (108), ladite portion principale étant séparée sur la deuxième déliaison (D2) en des portions tissées (132 ; 134) de peau délimitant chacune une deuxième cavité de conformation, et en une portion tissée intermédiaire (120) située entre les portions de peau, ladite portion intermédiaire étant séparée sur la déliaison (Dl) en deux portions (122 ; 124) déliées délimitant la cavité de conformation.
[Revendication 6] Aube (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'aube comprend en outre une pièce de conformation (112) présente dans la cavité interne (111) de conformation, ladite pièce de conformation étant creuse au moins sur une extrémité longitudinale inférieure de l'aube.
[Revendication 7] Aube (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la partie (104) de pied comprend une portion de montage (107a), définissant le bulbe de rétention, et une portion (107b) d'échasse qui assure la transition entre la portion de montage et la partie (102) de pale, les coques métalliques (105) s'étendant autour des portions de montage et d'échasse.
[Revendication 8] Aube (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le renfort fibreux est formé de fibres de carbone, de fibres de verre, de fibres d'aramide, ou d'un mélange de telles fibres.
[Revendication 9] Aube (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la matrice est une résine époxy.
[Revendication 10] Soufflante (204) non-carénée destinée à être montée sur un aéronef comprenant un moyeu comprenant des parties de fixation d'aube, et une pluralité d'aubes (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 montées sur les parties de fixation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0424481D0 (en) * 2004-11-05 2004-12-08 Rolls Royce Plc Composite aerofoil
FR2954271B1 (fr) * 2009-12-21 2012-02-17 Snecma Pale d'helice d'aeronef
WO2015004362A1 (fr) * 2013-07-08 2015-01-15 Snecma Pale d'hélice composite pour aéronef
CN104802982B (zh) * 2015-04-22 2016-10-12 北京航空航天大学 三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶及其制作方法
FR3076814B1 (fr) * 2018-01-12 2020-01-31 Safran Aircraft Engines Aube ou pale d'helice composite avec longeron integre pour aeronef
FR3080322B1 (fr) * 2018-04-20 2020-03-27 Safran Aircraft Engines Aube comprenant une structure en materiau composite et procede de fabrication associe
FR3091723B1 (fr) * 2019-01-15 2021-04-02 Safran Aircraft Engines Aube ou Pale d'hélice composite pour aéronef intégrant une pièce de conformation
FR3102392B1 (fr) * 2019-10-29 2021-10-08 Safran Préforme fibreuse tissée pour réaliser une aube de soufflante en matériau composite
FR3105291B1 (fr) * 2019-12-20 2023-03-10 Safran Aircraft Engines Aube de soufflante ou d’helice pour une turbomachine d’aeronef et son procede de fabrication
FR3112819B1 (fr) 2020-07-24 2024-02-16 Safran Aircraft Engines Turbomachine d’aeronef comportant des aubes d’helice a calage variable
FR3120249B1 (fr) * 2021-03-01 2023-12-29 Safran Aircraft Engines Aube comprenant une structure en matériau composite et procédé de fabrication associé

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