FR2732406A1

FR2732406A1 - Aube de turbomachine en materiau composite

Info

Publication number: FR2732406A1
Application number: FR9503665A
Authority: FR
Inventors: Christophe Jean Rog Champenois; Laurent Jean Pierre David; Gerard Francois Inizan
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-04
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: GB9606405D0; GB2299379B; FR2732406B1; GB2299379A; US5672417A

Abstract

La présente invention a pour objet une aube de turbomachine en matériau composite à matrice organique plus particulièrement, mais non exclusivement, destinée aux aubes de soufflante de turbomoteurs pour aéronefs. Une telle aube est remarquable en ce qu'elle est réalisée à partir d'une préforme en tissu multicouche dont le nombre de couche à un endroit de l'aube (1) forme l'épaisseur de l'aube à cet endroit, et en ce que les extrémités de fils de trame et de chaîne arrivent avec leur pleine section jusqu'au voisinage de la surface de l'aube (1).

Description

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DESCRIPTION

AUBE DE TURBOXACHINE EN MATERIAU COMPOSITE

La présente invention a pour objet une aube de turbomachine en matériau composite à matrice organique plus

particulièrement, mais non exclusivement, destinée aux aubes de soufflante de turbomoteurs pour aéronefs.

ETAT DE LA TECHNIQUE ET PROBLEME POSE

Les aubes de turbomachine en matériau composite à base de fibres de renfort imprégnées par une matrice organique sont15 utilisées sur les turbomoteurs pour aéronefs et appréciées pour leur légèreté par rapport aux aubes métalliques et pour leur résistance. Ces aubes sont habituellement réalisées à partir de fibre de verre, de carbone, de Kevlar, etc... associées à une matrice de résine thermodurcissable à haute20 résistance. De tels matériaux présentent une bonne résistance dans le sens des fibres mais une résistance réduite

perpendiculairement aux fibres. Il en est de même pour la rigidité lorsqu'on utilise des fibres à haut module d'élasticité tel le carbone. Les fibres sont disposées en25 faisceaux et/ou en nappes de tissus superposées disposées en coquilles ou drapées autour d'un noyau.

Les nappes de tissus superposées autorisent une bonne résistance dans le plan des nappes de tissus, surtout dans30 les directions des fils de trame et de chaîne les composant, mais seulement une résistance médiocre dans les directions perpendiculaires aux nappes. On appelle délaminage la

décohésion du matériau composite entre les nappes de tissus.

Par ailleurs, et afin d'améliorer la résistance de l'aube aux impacts de corps étrangers, les nappes de tissus sont

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habituellement disposées sans coupures le long de la surface de l'aube; l'arrivée de l'extrémité d'une nappe de tissus à la surface de l'aube se traduisant par une faiblesse au délaminage à cet endroit. 5 Cette technologie tombe en défaut dans le cas des aubes de soufflante des turbomoteurs pour aéronefs, surtout lorsqu'il s'agit d'aubes dites à "large corde", c'est à dire ayant une grande distance entre le bord d'attaque et le bord de fuite.10 De telles aubes peuvent atteindre une hauteur de 1200 mm et une distance entre le bord d'attaque et le bord de fuite de 500 mm tout en restant minces et légères. Elles sont de plus particulièrement exposées aux impacts de corps étrangers, tels les oiseaux, qui sont ingérés par le turbomoteur.15 Parmi les différentes sollicitations subies par ces aubes, deux exigent des solutions techniques contradictoires: 1) l'aube vibre suivant différents modes propres notamment en flexion et en torsion. Pour combattre cela, il faut augmenter la rigidité de l'aube et disposer dans la masse de l'aube de

fortes densités de fibres en matériau à haut module d'élasticité.

2) l'aube est soumise aux impacts de corps étrangers qui provoquent la rupture de la matrice entre les nappes de tissus entraînant la décohésion de ces nappes l'une par rapport à l'autre. Cette rupture appelée "délaminage" s'amorce au point d'impact et se propage ensuite entre les30 nappes de tissus concernées. Le problème est que le délaminage est favorisé par la nécessaire rigidité de l'aube

qui empêche l'absorption des chocs des impacts.

On connaît des tissus comportant plusieurs couches liées entre elles directement au tissage par des fils supplémentaires les traversant et tissés avec des fils de trame et de chaîne de chaque couche. Ces tissus sont appelés

de ce fait 3D, 4D, 5D etc... D signifiant dimension. Les fils supplémentaires apportent à l'intérieur du tissu une grande résistance au délaminage, mais ils alourdissent ce même tissu 5 sans améliorer la résistance du matériau dans le plan des couches.

On connaît aussi par le brevet FR 2 610 951 un tissu multicouche dont les fils de chaîne traversent chacun10 plusieurs couches, ce tissu permettant de réaliser des structures minces, notamment pour des éléments de protection

thermique d'engins spaciaux. Ces tissus offrent à masse égale une meilleure résistance que les tissus 3D ci-dessus, mais ils ne résolvent pas le problème du délaminage entre les15 nappes de tissus assemblées ensuite en couches susccesives pour constituer l'aube.

On connaît par le brevet FR 2 664 941 une aube composite dans laquelle la résistance au délaminage par impact a été20 améliorée en intercalant entre différentes couches des agents élastiques de liaison; cette solution présentant toutefois l'inconvénient de réduire la rigidité de l'aube et d'abaisser

en conséquence les modes propres de résonnance de l'aube.

Pour augmenter la résistance de l'aube au délaminage ce même brevet propose aussi de coudre entre elles les différentes nappes de tissu par un cordage supplémentaire, mais les lignes et les points de couture restent nécessairement distants entre eux et des amorces de délaminage peuvent30 toujours se produire dans les espaces ainsi laissés. L'augmentation de la densité de points de couture n'est pas une solution, car ces points de couture devraient être très rapprochés pour s'opposer efficacement aux amorces de délaminage. Un pareil volume de couture est guère35 envisageable sur de grandes aubes. Il alourdirait l'aube et provoquerait des distorsions dans le réseau constitué par les

fils des tissus.

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A ce jour, l'inventeur ne connaît pas sur le marché d'aubes de soufflante à large corde en matériau composite offrant une résistance en dynamique et aux chocs satisfaisant aux 5 spécifications de la F.A.A. (FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION ou BUREAU FEDERAL DE L'AERONAUTIQUE, cet organisme

définissant aux USA des normes reconnues dans la plupart des pays).

RESUME DE L'INVENTION

Pour résoudre ce problème, l'invention propose une aube en matériau composite comportant des fibres de renfort noyées dans une matrice en matériau injectable et durcissable, cette15 aube présentant une résistance aux impacts compatible avec ses conditions d'utilisation tout en conservant une faible

masse et une grande rigidité.

Une telle aube est remarquable en ce que les fibres de renfort constituent un tissu multicouche, le nombre de couches ainsi empilées à un endroit quelconque de l'aube variant avec l'épaisseur de l'aube à cet endroit, une couche de niveau supérieur, c'est à dire plus près de la surface de l'aube, recouvrant au moins partiellement ou complètement une25 couche de niveau inférieur, c'est à dire située plus en profondeur dans la masse de l'aube. Chaque couche étant constituée de fils de trame et de fils de chaîne, les fils de trame d'une couche inférieure sont reliés par les fils de chaîne à au moins une couche supérieure, de préférence sur30 l'étendue de la surface recouverte par lesdites couches supérieures. Réciproquement, les fils de trame d'une couche supérieure sont reliés par les fils de chaîne aux fils de trame d'au moins une couche inférieure. Un tel tissu multicouche est donc monobloc et s'étend sans coupure depuis35 le sommet jusqu'à la base du pied de l'aube. Il affleure aussi à la surface de l'aube au moins sur la moitié supérieure de la hauteur de la pale, de préférence sur les

2/3, et se présente alors sans coupure depuis l'intrados jusqu'à l'extrados de ladite pale.

On remarquera que l'invention conduit à une disposition contraire aux habitudes dans le cas des aubes à haute résistance, car les couches du tissu débouchent par leur pourtour à la surface de l'aube avec un angle d'inclinaison variable, ce pourtour pouvant ne pas être recouvert par la10 couche supérieure. Cette disposition serait même particulièrement défavorable dans une aube classique au voisinage du bord d'attaque et notamment du côté de l'extrados, car les corps étrangers percuteraient les couches par le bout et tendraient de ce fait à les arracher. Ceci15 n'est plus un inconvénient avec la présente invention du fait que ces couches sont liées aux couches inférieures directement par les fils de chaîne, donc avec des points de liaison très rapprochés offrant une résistance élevée et bien répartie. Avantageusement cependant, les fils de trame20 arrivant dans cette surface découverte seront aussi reliés aux fils de trame d'au moins une couche inférieure par les

fils de chaîne.

Pour réaliser l'aube, on constituera une préforme de fibres selon la disposition précédemment décrite, on déposera la préforme dans un moule et on imprégnera la préforme par injection d'un matériau de matrice soumis ensuite à un traitement de polymérisation. Pour simplifier le tissage de la préforme, on peut envisager de donner à cette préforme une30 forme simple telle un parallélépipède rectangle, de réaliser l'injection et le durcissement dans un moule et d'usiner ensuite l'aube pour lui donner la forme requise. Cette solution présente cependant deux inconvénients: a) les fils de trame et les fils de chaîne affleurant à la surface de l'aube finie seront coupés partiellement ou

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complètement de façon intempestive lors de l'usinage de l'aube, ce qui réduit la résistance superficielle de l'aube, notamment aux impacts; b) la solution est coûteuse car elle occasionne des pertes de matière importante lors de l'usinage, cette matière devant satisfaire aux exigences de performance et de qualité propres

à l'aéronautique étant elle-même coûteuse.

Avantageusement, on arrêtera le tissage de la préforme lorsque la forme obtenue sera celle de l'aube finie, on coupera les fils de trame et les fils de chaine qui débordent à une distance allant de 100% à 150% du pas des fils de chaîne ou de trame qu'ils croisent, on disposera la préforme ainsi obtenue dans un moule à la forme de l'aube finie et on15 procédera à l'injection et au durcissement du matériau de la matrice. Ainsi, les extrémités des fils de trame et des fils de chaîne arrivent tissés avec leur pleine section jusqu'au voisinage de la surface de l'aube, ce qui améliore la résistance superficielle de l'aube.20 On remarquera aussi que le tissu multicouche dont la liaison intercouche est assurée directement par les fils de chaîne

présente à sec, c'est à dire lorsqu'il n'est pas imprégné de résine, une aptitude à se déformer par flexion des couches. De ce fait, la préforme peut être tissée à plat, et elle25 prendra le cambrage de l'aube lorsqu'elle sera positionnée dans le moule.

Les fils de trame peuvent être orientés dans le sens de la hauteur de l'aube pour favoriser la résistance à la30 centrifugation. Toutefois, on préférera dans le cas des aubes de soufflante une orientation dans le sens de la "corde" de la pale, c'est à dire depuis l'extrémité du bord d'attaque jusqu'à celle du bord de fuite. Cette disposition améliore la rigidité de la pale en torsion et est particulièrement35 recommandée pour les aubes de soufflante dites "à large corde" dont la longueur de pale peut être sensiblement égale

à la hauteur.

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Un autre aspect important de l'invention réside dans la texture même du tissu. En effet, il a été constaté que les fils de chaîne liant entre elles les différentes couches du 5 tissu offraient une résistance au délaminage sous impact qui reste suffisante même avec un angle d'inclinaison faible de ces fils de chaîne par rapport aux couches de tissu. Comme l'angle d'inclinaison est faible, la résistance et le module d'élasticité équivalents dans le plan du tissu sont10 améliorés, ce qui autorise la réalisation d'aubes conciliant la légèreté avec une bonne rigidité et une bonne résistance

aux impacts, au contraire des tissus 3D plus lourds. En pratique, on adoptera un angle d'inclinaison du fil de chaîne compris entre 50 et 15 , ce fil de chaîne ne changeant de15 couche qu'après avoir passé au moins un fil de trame, de préférence deux ou trois.

Cet angle d'inclinaison est remarquable car la résistance du

tissu ne dépend pratiquement pas du nombre de couches20 traversées par chaque fil de chaîne: 2, 3, 4 ou plus.

Afin de ne pas laisser entre les fils des espaces de matrice trop importants favorisant le délaminage, et afin aussi de ne pas multiplier de façon excessive le nombre de fils de chaîne25 qui doivent être bobinés séparément pour le tissage, on adoptera de préférence des fils comportant de 12000 à 48000 brins élémentaires au diamètre de l'ordre de 5 mm, 60% au moins du volume de fibre étant affecté aux fils de chaîne et 40% au plus de ce même volume étant affecté aux fils de

trame.

Les fils de trame seront de préférence décalés de un demi pas

p par rapport aux fils de trame des couches adjacentes, donc en quinconce, cette disposition permettant de réduire les35 espaces laissés entre les fils, ce qui améliore la résistance au délaminage.

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Les fils de trame pourront être aussi alignés d'une couche à

l'autre. Dans ce dernier cas, on rajoutera des fils de chaîne supplémentaire sur les surfaces découvertes des couches afin 5 de réduire les espaces entre les fibres, ces fils de chaîne ne restant chacun que sur une seule couche.

L'aube est très mince sur la plus grande partie de sa pale,

assez épaisse au niveau du pied, et cette épaisseur va en10 décroissant dans la zone de transition entre le pied et le reste de la pale.

Dans une première forme de réalisation, la préforme de tissus est multicouche et s'étend sans discontinuité entre15 l'intrados et l'extrados sur toute la surface de la pale. Pour former la surépaisseur du pied, deux couches de tissu adjacentes situées au milieu de l'épaisseur de la préforme ne sont pas reliées par les fils de chaine, ceci dans la zone du pied. Le tissu multicouche est en conséquence divisé au20 niveau de pied en deux nappes qui seront maintenues écartées par un insert pendant le moulage. Cette structure présente cependant l'inconvénient d'entraîner un tissage plus complexe du fait du nombre élevé de fils et de l'interruption du tissage entre deux couches adjacentes au niveau du pied.25 Dans une seconde forme de réalisation simplifiant le tissage, la préforme est en trois parties assemblées et éventuellement cousues: a) une préforme multicouche tissée monobloc à la forme de la pale et prolongée à l'intérieur de la zone de transition et du pied, b) deux préformes de technologie classique occupant le volume restant de la zone de transition et du pied et éventuellement cousues sur les flancs de la préforme de la

pale, l'épaisseur du pied pouvant être localement augmentée par des inserts entre les nappes.

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La présente aube ne saurait être confondue, pour ce qui concerne sa technologie, avec l'aube décrite dans le brevet FR 2.664.941, car les liaisons intercouches par coutures 5 n'ont que des performances très inférieures aux liaisons intercouches effectuées directement au tissage. En effet, ces

dernières autorisent un nombre élevé de points de liaison très rapprochés et procurent de ce fait une résistance entre couches importante et bien répartie. De plus les espaces de10 matrice laissés sans liaison entre deux couches sont très réduits et rendent difficiles les amorces de délaminage.

En d'autre termes, l'utilisation d'un tissu multicouche s'étendant sans rupture de l'intrados à l'extrados a pour15 effet d'empêcher l'amorce et la propagation du délaminage alors que l'utilisation d'un assemblage par couture d'une

pluralité de nappes de tissus n'empêche que la propagation du délaminage, mais non l'amorce de ce délaminage. Ces deux moyens ne peuvent en conséquence être considérés comme20 équivalents.

Le tissu multicouche de l'invention, dont la liaison intercouche est réalisée directement par le fil de chaîne, ne peut être comparé dans la présente application aux tissus 3D,25 4D etc... classiques, car: - il offre, selon l'inventeur, avec les paramètres spécifiés un compromis masse-raideur avec une résistance suffisante aux impacts pour dimensionner une aube de soufflante à large corde suivant les spécifications de la30 F.A.A., - il permet un tissage de la préforme à plat directement à la forme de l'aube, ou simplement de la pale, le cambrage et le vrillage définitif étant donné par le moule, - aucun dragage supplémentaire de fibres à la surface de

l'aube n'est nécessaire.

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On remarquera que le brevet FR 2.610.951 décrivant ce type de tissu ne suggère en aucune façon la présente application qui en est faite. 5 Avec une fibre de carbone ayant un module de traction E>270 GPa (270. 109 pascals), une résine époxyde du type tenace et un taux volumique de fibre de 60 %, il a été obtenu des modules d'élasticité en traction dans les directions des fils10 de trame, des fils de chaîne et perpendiculairement au plan des couches supérieures respectivement à 40GPa, 10GPa et GPa, ainsi qu'un module de torsion dans le plan des couches supérieur à 5,5 GPa et une énergie de propagation des

fissures résultant du délaminage entre les couches supérieure15 à 2000 J/m2.

DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention sera mieux comprise, et les avantages qu'elle procure apparaîtront plus clairement au vu d'un exemple particulier de réalisation et des figures annexées: La figure 1 représente une aube de soufflante dite "à large

corde" vue de face.

La figure 2 représente une section de cette même aube ne

prenant pas en compte la cambrure de la pale. Par mesure de clarté, les différentes couches du tissu ont été écartées, et30 toutes ne sont pas nécessairement représentées.

La figure 3 représente la texture du tissu.

La figure 4 représente une coupe partielle de l'aube dans le sens de la hauteur montrant la structure du pied, la préforme

étant monobloc.

l 2732406 La figure 5 représente une coupe partielle de l'aube dans le

sens de la hauteur montrant la structure du pied, la préforme étant en trois parties.

DESCRIPTION DETAILLEE DE DEUX EXEMPLES DE REALISATION

On se reportera en premier lieu à la figure 1. L'aube 1 comporte une pale 2 solidaire d'un pied 3 par l'intermédiaire d'une zone de transition 4. l'aube 1 est en matériau

composite à base de fibre de carbone noyées dans une matrice de résine époxyde du type tenace, et comporte selon une technique connue un bord d'attaque 5 rapporté et collé en15 alliage de titane TA6V. Ce bord d'attaque 5 s'étend sur toute la hauteur de la pale 2.

L'aube 2 est renforcée par une préforme, non référencée sur cette figure, de fibre de carbone, cette préforme s'étendant20 depuis le sommet 6 de la pale 2 jusqu'à la base 7 du pied 3, ainsi que depuis le bord d'attaque 5 jusqu'au bord de fuite 8. La pale 2 est amincie vers son bord d'attaque 5, ainsi que vers son sommet 6 et son bord de fuite 8, alors qu'elle est

plus épaisse en son centre et vers le pied 3, cette variation25 d'épaisseur pouvant être représentée par des courbes isoclines 9.

On se repkortera maintenant à la figure 2. La pale 2 est renforcée par un tissu 15 multicouche de fibre de carbone. On30 référencera 16 une couche quelconque, 16a une couche quelconque supérieure à la couche 16 et 16b une couche quelconque inférieure à la couche 16. En tout point de la pale 2, le nombre de couches 16 empilées détermine l'épaisseur de la pale 2 en le point considéré, de façon à35 constituer le profil de cette pale 2. A l'exception de la couche 16 placée le plus à l'extérieur, une couche 16

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quelconque est recouverte complètement ou partiellement par au moins une couche 16a qui lui est supérieure. A l'inverse, une couche 16 quelconque, y compris la couche la plus à l'extérieur 16c recouvre complètement ou partiellement 5 au moins une couche inférieure 16b. On référencera 17, 17a les lignes délimitant extérieurement les couches respectivement 16, 16a. Une couche 16 comporte entre les lignes 17 et 17a une surface découverte 18, le reste de sa surface 19 étant recouvert par la couche immédiatement10 supérieure 16a. Le tissu 15 est noyé dans la matrice délimitée par la surface de la pale 20. Le bord d'attaque rapporté 5 a une surface externe 21 dans le prolongement de la surface 20. Le bord d'attaque rapporté 5 comporte une surface intérieure 22 complémentaire de la surface 23 à15 l'avant de la pale 2, ce bord d'attaque 5 étant maintenu contre le reste de la pale par collage entre les surfaces 22

et 23 suivant des techniques bien connues de l'homme du métier.

Les différentes couches 16 se composent de fils de trame disposés suivant la corde de la pale 2, c'est à dire suivant des directions parallèles à la direction allant de l'extrémité 25 du bord d'attaque 5 jusqu'à l'extrémité 8 du bord de fuite. Les fils de chaîne reliant les fils de trame25 d'une couche 16 relient aussi chacun soit les fils de trame de la couche adjacente 16a soit les fils de trame de la couche adjacente 16b, ce qui assure directement au tissage la cohésion entre les couches 16 de l'intégralité du tissu 15. La couche extrême 16c ne sera évidemment reliée qu'à la30 couche qui lui est immédiatement inférieure. De même, la surface découverte 15 d'une couche 16 est elle aussi reliée

par tissage à la couche 16b immédiatement inférieure.

On comprend que toutes les couches 16 sont reliées entre elles de proche en proche par les fils de chaîne de façon à constituer un seul tissu multicouche qui se présente ainsi

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sans coupure depuis l'intrados 20a jusqu'à l'extrados 20b de

la pale 2.

On se reportera maintenant à la figure 3. Les couches 16, 16a, 16b comportent des fils de trame 30 reliés par des fils de chaîne 31, les fils de trame 30 étant vus de bout sur la figure, c'est à dire qu'ils sont perpendiculaires au plan de la figure, des fils de chaîne 31 reliant les fils de trame 30 d'une couche 16 aux fils de trame 30 de la couche 16a10 immédiatement supérieure, d'autres fils de chaîne 31 reliant ces mêmes fils de trame 30 de la couche 16 aux fils de trame de la couche 16b qui lui est immédiatement inférieur. Cette disposition se répète de couche en couche pour former un tissu monobloc. Les fils de trame 30 d'une couche 16 sont15 alignés sur les fils de trame 30 qui sont immédiatement en regard sur les couches adjacentes 16a et 16b. En d'autres

termes, des fils de trame 30 vus de bout constituent un réseau dont la maille élémentaire est un rectangle.

Les fils de chaîne 31 forment un angle maximum a par rapport au couches 16 compris entre 5 et 15 , les fils de trame 30 et les fils de chaîne 31 comportent 12.000 à 48.000 brins élémentaires torsadés avec un serrage réduit, ce qui donne à ces fils après tissage une section applatie s'approchant de l'ellipse. Les fils de chaîne 31 constituent au moins 60 % du volume de fibre, ce volume de fibre constituant lui-même 60 % environ du volume total. L'homme du métier dispose de formules empiriques bien connues traduisant la relation de dépendance entre ces paramètres et l'épaisseur des couches.30 Dans cet exemple, l'angle a qui est faible a été obtenu en faisant changer le fil de chaîne 31 de couche 16 tous les deux pas de fil de trame 30, ce fil de chaîne 31 revenant donc à la couche initiale tous les quatres pas. Les fils de chaîne 31 se trouvant dans des plans parallèles à35 celui de la figure sont décalés de un pas chaque fois que l'on change de plan et se retrouvent donc à l'identique tous

les quatre plans.

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Afin d'augmenter la densité de fibre sur les surfaces découvertes 18 des couches 16, on disposera avantageusement des fils de chaîne 32 supplémentaires maintenant les seuls 5 fils de trame 30 arrivant sur ses surfaces découvertes 18, ces fils de chaîne 32 passant alternativement et pas à pas au

dessus et au dessous des fils de trame 30.

On se reportera maintenant à la figure 4. Dans ce premier exemple de réalisation, la surépaisseur du pied 3 est obtenue en interrompant le tissage entre deux couches 16d adjacentes et situées au milieu de l'épaisseur du tissu, ceci seulement dans la zone du pied 3, et en disposant un insert 37 entre ces deux couches 16d pour les maintenir écartées. L'ensemble15 est ensuite placé dans le moule, imprégné de résine et polymérisé, l'espace 38 au sommet de l'insert 37 étant alors

rempli par la résine. Une telle structure est particulièrement résistante et lègère.

On se reportera de nouveau à la figure 1. Dans un second exemple de réalisation, le tissu est monobloc sur toute l'aube 1 jusqu'à ce que son épaisseur correspondant à l'isocline 9a de 21 mm dans cet exemple soit atteinte. Au delà, l'épaisseur supplémentaire de tissus est obtenue par25 l'application de nappes de tissu 35 monocouches supplémentaires rapportées et cousues. L'utilisation de

nappes de tissu monocouche cousues est rendue possible à cet endroit, c'est à dire au milieu et en bas de la pale 2 vers le pied 3, car il est peu exposé aux impacts de corps30 étrangers.

Le sommet 9b de l'isocline 9a, c'est à dire le point de l'isocline 9a le plus éloigné du bas de l'aube 7 sera à une distance dl du bas de l'aube 7 au plus égal à la moitié de la35 hauteur d2 de l'aube 1 prise entre le base 7 et le sommet 6, afin de limiter la surface de tissu 35 rapportée qui est

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moins résistante aux chocs des corps étrangers.

Avantageusement cependant, la hauteur relative de tissu rapporté dl/d2 sera de l'ordre de 1/3, ce qui reste suffisant pour bien tenir l'aube 1 tout en laissant le tissu rapporté 5 35 dans les zones inférieures les moins exposées. Les fils de chaine et de trame des nappes de tissu 35 seront de

préférence inclinées à 45 par rapport à la corde de l'aube afin d'augmenter sa résistance en torsion.

On se reportera maintenant à la figure 5. Le tissu multicouche et monobloc 15 est enserré de part et d'autre par les nappes de tissu 35 rapportées et cousues, le nombre de nappes supplémentaire augmentant avec l'épaisseur de l'aube au fur et à mesure que l'on se rapproche du pied 3. La forme15 évasée du pied 3 sera obtenue en disposant des inserts 36 entre les nappes 35 selon une technique bien connue de

l'homme du métier.

La préforme plane et sèche ainsi constituée est ensuite disposée dans un moule à la forme de l'aube, notamment en terme de vrillage et de cambrage de la pale, l'injection de résine thermodurcissable ainsi que le cycle thermique de consolidation de la résine étant effectués selon les techniques bien connues de l'homme du métier. 25 On comprend que les paramètres importants de la texture du tissu selon l'invention sont l'angle d'inclinaison a des fils de chaine 31, le nombre de brins composant les fils de chaîne30 31 et de trame 30, la répartition en volume des fils de chaîne et de trame ainsi que le taux volumique global de fibre. Les autres éléments dépendent essentiellement du savoir faire du tisseur, par exemple le nombre de couches traversées par chaque fil de chaîne, le nombre de pas de fils35 de trame parcourus par le fil de chaîne à chaque changement de couche, ou bien la disposition alignée ou en quinconce des

fils de trame.

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On comprend aussi que l'épaisseur maximale du tissu

multicouche dépend de la section des fils et du nombre de bobines de fils que le tisseur est en mesure d'utiliser pour 5 réaliser le tissu.

Un autre avantage de l'invention est que l'aube 1, au moins pour ce qui concerne la pale 2, peut être obtenue directement par moulage à sa forme définitive, sans usinage10 complémentaire. Il en est ainsi pour la surface 20 de la pale hors du bord d'attaque rapporté 5, mais aussi pour la surface

23 sur laquelle sera appliqué ce bord d'attaque 5.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Aube de turbomachine en matériau composite comportant des fibres de renfort noyées dans une matrice en matériau injectable et durcissable caractérisée en ce que: a) Les fibres de renfort constituent un tissu multicouche (15) dont chaque couche (16) est elle-même constituée par des fils de trame (30) reliés entre eux par des fils de chaîne (31), le nombre de couches (16) ainsi empilées en un endroit déterminant l'épaisseur de l'aube à cet endroit, b) une couche (16a) de niveau supérieur recouvre au moins partiellement une couche (16) de niveau inférieur, c) les fils de trame (30) d'une couche (16) inférieure sont reliés par les fils de chaîne (31) aux fils de trame (30) d'au moins une couche supérieure (16a) sur l'étendue de la surface recouverte (19) par lesdites couches supérieures (16a), d) alors que les fils de trame (30) d'une couche (16) supérieure sont reliés par les fils de chaîne (31) aux

fils de trame (30) d'au moins une couche inférieure (16b).

2. Aube de turbomachine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les fils de trame (30) d'une couche (16) sont reliés aussi sur la surface découverte (18) de ladite couche (16) aux fils de trame d'au moins une couche

inférieure (16b) par les fils de chaîne (31).

3. Aube de turbomachine conforme à la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que les fibres de renfort constituent un tissu (15) multicouche monobloc qui s'étend depuis le

sommet (6) de la pale (2) jusqu'à la base (7) du pied (3).

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4. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les fibres de

renfort constituent un tissu (15) multicouche monobloc affleurant la surface (20) de l'aube (1) au moins sur la moitié supérieure de la hauteur de la pale (2) et se présentant sans coupure depuis l'intrados (20a) jusqu'à

l'extrados (20b) de ladite pale (2).

5. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les extrémités

des fils de trame (30) débordent avec leur pleine section dans le voisinage de la surface (20) de l'aube des fils de chaîne (31) les maintenant, et sont coupés à une distance desdits fils de chaîne (31) comprise entre 100% et 150% du

pas des fils de chaîne.

6. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les extrémités

des fils de chaîne (31) débordent avec leur pleine section dans le voisinage de la surface (20) de l'aube des fils de trame (30) qu'ils maintiennent, et sont coupés à une distance desdits fils de trame (30) comprise entre 100% et

% du pas des fils de trame.

7. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 6 caractérisée en ce que les fils de

trame (30) sont orientés dans la direction de la hauteur de l'aube, c'est à dire dans la direction de la base (7)

du pied (3) au sommet (6) de la pale (2).

8. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 6 caractérisée en ce que les fils de

trame (30) sont orientés dans la direction de la longueur de l'aube, c'est à dire dans la direction allant du bord

d'attaque (5) au bord de fuite (8).

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9. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 8 caractérisée en ce que les fils de

chaîne (31) font par rapport aux couches (16) qu'ils maintiennent un angle maximum a compris entre 5 et 15 .

10. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 9 caractérisée en ce que les fils de

trame (30) et les fils de chaîne (31) comportent un nombre

de brins élémentaires compris entre 12.000 et 48.000.

11. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 10 caractérisée en ce que les fils de

chaîne (31) constituent au moins 60 % du volume de fibre.

12. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 11 caractérisée en ce que les fils de

trame (30) d'une couche (16) sont décalés de un demi pas p par rapport aux fils de trame (30) des couches adjacentes

(16a, 16b).

13. Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 12 caractérisée en ce que les fils de

trame (30) d'une couche (16) sont alignés sur les fils de

trame (30) des couches adjacentes (16a, 16b).

14. Aube de turbomachine conforme à la revendication 13 caractérisée en ce que des fils de chaîne supplémentaires (33) sont disposés sur les surfaces découvertes (18) afin de combler les espaces laissés entre les fils de chaîne

(30) et les fils de trame (31).

Aube de turbomachine conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la préforme

de tissu multicouche (15)s'étend sans discontinuité depuis l'intrados jusqu'à l'extrados sur toute la surface de la

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pale (2), en ce que deux couches (16d) adjacentes située au milieu de l'épaisseur du tissu (15) ne sont pas reliées par tissage dans la zone du pied (3), et en ce que ces couches (16d) sont maintenues écartées par un insert (37) pour former la surépaisseur du pied (3).