FR2942513A1

FR2942513A1 - Aube pour recepteur de turbomachine, comprenant une partie pale integrant un fusible mecanique

Info

Publication number: FR2942513A1
Application number: FR0951112A
Authority: FR
Inventors: Laurent Lafont
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-27
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: US8573936B2; US20100215498A1; FR2942513B1

Abstract

L'invention se rapporte à une aube (2) pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant un pied (8), ainsi qu'une partie pale (14) prolongeant ce pied. Selon l'invention, la partie pale (14) intègre un fusible mécanique (60) situé à une distance du pied d'aube, selon la direction d'envergure de la partie pale (14), comprise entre 0,25 et 0,5 fois la longueur de la partie pale (14) selon cette même direction.

Description

AUBE POUR RÉCEPTEUR DE TURBOMACHINE, COMPRENANT UNE PARTIE PALE INTÉGRANT UN FUSIBLE MÉCANIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale aux aubes de récepteur de turbomachine 10 d'aéronef. Elle s'applique en particulier aux turboréacteurs, turbopropulseurs et turbomachines dites à open rotor (à rotor non caréné). ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Habituellement, une telle aube présente un 15 pied prolongé par une partie pale destinée à être dans la veine de la turbomachine. La conception est prévue pour conférer une rigidité acceptable, notamment grâce à une âme structurale creuse formant caisson prévue au sein de la partie pale. Néanmoins, en cas de chocs 20 contre la partie pale, par exemple ceux causés en vol par un volatile, ou suite au développement d'une fissure de fatigue, c'est généralement une très grande portion de la partie pale qui est désolidarisée du reste de l'aube, voire l'intégralité de cette partie 25 pale. Le débris constitué par la portion désolidarisée présente donc une masse importante. Cela s'avère être un inconvénient majeur étant donné que le débris est susceptible de heurter le fuselage de l'aéronef, avec une énergie cinétique d'autant plus grande que sa masse 30 est élevée. Les conséquences sur l'intégrité du5 2 fuselage subissant un tel choc peuvent être désastreuses. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer une aube remédiant au moins partiellement à l'inconvénient mentionné ci-dessus, relatif aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet une aube pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant un pied ainsi qu'une partie pale prolongeant ledit pied, cette partie pale intégrant un fusible mécanique situé à une distance du pied d'aube, selon la direction d'envergure de la partie pale, comprise entre 0,25 et 0,5 fois la longueur de ladite partie pale selon cette même direction d'envergure. Avec l'aube selon l'invention, en cas de chocs contre la partie pale, par exemple ceux causés en vol par un volatile, la partie pale a tendance à rompre au niveau de son fusible mécanique. Par conséquent, comparativement à ce qui était rencontré antérieurement, c'est une plus faible portion de la partie pale qui est susceptible de se désolidariser du reste de l'aube. Le débris constitué par la portion désolidarisée présente donc une masse allégée, ce qui lui permet d'être moins néfaste en cas d'impact sur le fuselage, du fait de son énergie cinétique réduite. De préférence, ladite distance correspond sensiblement à 0,3 fois la longueur de ladite partie pale selon ladite direction d'envergure. Avec un tel agencement, la portion de la partie pale qui est susceptible de se désolidariser correspond alors à 3 seulement 70% de la longueur de la partie pale selon la direction d'envergure. De préférence, ladite partie pale comprend une pièce formant tulipe, dont la tête est logée au sein d'une coque aérodynamique de cette partie pale, et dont la tige est constituée par une jonction de section réduite reliant solidairement la partie pale au pied, ladite coque enveloppe également une âme creuse structurale s'étendant selon la direction d'envergure en se situant dans la continuité radiale externe de ladite tête de tulipe à laquelle elle est solidarisée, et l'interface entre ladite âme creuse structurale et ladite tête de tulipe constitue ledit fusible mécanique. Néanmoins, toute autre conception de fusible mécanique pourrait être envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, il est noté que l'aube pourrait également présenter un ou plusieurs autres fusibles mécaniques dans la portion se situant radialement vers l'extérieur par rapport au fusible mécanique selon l'invention. Dans la configuration décrite ci-dessus, il est préférentiellement fait en sorte que la solidarisation entre ladite âme creuse structurale et ladite tête de tulipe soit réalisée à l'aide d'un fourreau enveloppant leurs extrémités en appui l'une contre l'autre, même si toute autre manière pourrait être envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, ledit pied est scindé en deux portions de pied montées l'une sur l'autre, chacune s'étendant sur toute la longueur dudit pied. 4 Par conséquent, en cas de défaillance survenant sur l'une des deux portions de pied d'aube, telle qu'une fissure, un développement de corrosion, une crique de fatigue ou un délaminage, celle-ci ne peut se propager qu'au sein de la portion de pied d'où elle est issue. De ce fait, l'autre portion de pied n'est avantageusement pas impactée par cette défaillance, et peut donc continuer à maintenir l'aube au moyeu, ce qui réduit fortement les risques de pertes de l'aube. En d'autres termes, il est ici prévu une conception interdisant à une fissure, un développement de corrosion, une crique de fatigue ou un délaminage de se propager transversalement entièrement à travers le pied d'aube, chacune des deux portions de pied constituant ainsi une doublure de l'autre portion, et remplissant donc une fonction de sécurité en cas de défaillance, également dénommée fonction Fail Safe . Il est noté que ces deux portions de pied peuvent indifféremment constituer tout ou partie du pied de l'aube. De préférence, lesdites deux portions de pied sont sensiblement identiques. De préférence, ledit pied présente une surface extérieure de forme générale de révolution d'axe donné, l'interface de contact entre lesdites deux portions de pied intégrant ledit axe donné. Dans un tel cas, on prévoit préférentiellement que ladite interface de contact intégrant ledit axe donné est sensiblement plane.

De manière analogue, ladite pièce formant tulipe est préférentiellement scindée en deux portions de tulipe montées l'une sur l'autre, chacune s'étendant sur toute la longueur de ladite tulipe. Ici encore, en cas de défaillance survenant sur l'une des deux portions de tulipe, telle qu'une fissure, un 5 développement de corrosion, une crique de fatigue ou un délaminage, celle-ci ne peut se propager qu'au sein de la portion de tulipe d'où elle est issue. De ce fait, l'autre portion de tulipe n'est avantageusement pas impactée par cette défaillance, et peut donc continuer à participer au maintien de l'aube sur le moyeu, ce qui réduit fortement les risques de pertes de l'aube. En d'autres termes, la conception prévue interdit à une fissure, un développement de corrosion, une crique de fatigue ou un délaminage de se propager transversalement entièrement à travers la tulipe, chacune des deux portions de tulipe constituant ainsi une doublure de l'autre portion, et remplissant donc une fonction de sécurité en cas de défaillance, également dénommée fonction Fail Safe .

De préférence, lesdites deux portions de tulipe sont sensiblement identiques. De préférence, ladite pièce formant tulipe présente une surface extérieure de forme générale de révolution également selon ledit axe donné, l'interface de contact entre lesdites deux portions de tulipe intégrant ledit axe donné. Dans cette configuration, il est prévu que ladite interface de contact intégrant ledit axe donné est sensiblement plane. 6 Enfin, il est avantageusement prévu que chaque portion de tulipe est réalisée d'une seule pièce avec l'une des deux portions de pied. L'invention a également pour objet une turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes telle que celle décrite ci-dessus. Préférentiellement, la turbomachine est un turboréacteur, un turbopropulseur, ou un open rotor . Ainsi, dans le cas du turboréacteur, il s'agit des aubes de la soufflante, alors que dans les deux cas suivants, il s'agit des aubes des hélices. Enfin, l'invention a pour objet un aéronef comprenant une pluralité de turbomachines telle que 15 celle mentionnée ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue partielle de face d'une hélice intégrant une pluralité d'aubes selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue schématique de l'une des aubes de l'hélice de la figure 1, l'aube se présentant sous la forme d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 3 représente une vue en coupe 30 transversale de l'aube montrée sur la figure 2, prise selon le plan P de cette même figure ; 20 25 7 - la figure 4 représente une partie d'une aube se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 5 représente une vue éclatée en perspective de la partie d'aube montrée sur la figure 4. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES En référence à la figure 1, il est représenté une partie d'un récepteur d'une turbomachine du type open rotor, ce récepteur correspondant à une hélice 1 équipée d'une pluralité d'aubes 2. A titre indicatif, de façon connue, une telle turbomachine comprend deux hélices contrarotatives, avec par exemple la première solidaire en rotation d'une première turbine libre de puissance, et la seconde hélice solidaire en rotation d'une seconde turbine libre de puissance, disposée en aval de la première. La figure 2 montre l'une des aubes 2 de l'hélice, qui se présente sous la forme d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Elle est destinée à être montée rotative sur un moyeu de celle-ci, ce moyeu participant à délimiter la veine d'air 6. Pour ce faire, l'aube 2 comprend un pied 8 monté à rotation sur le moyeu 4 selon un axe 10, par exemple à l'aide d'un système de roulement à billes 12. De cette manière, à l'aide d'un système de calage variable approprié (non représenté) coopérant judicieusement avec l'aube 2, celle-ci peut être pivotée en permanence durant le fonctionnement de la turbomachine, en fonction de l'incidence voulue. 8 Le pied 8 s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'au niveau de la veine 6. Par ailleurs, l'aube comprend une partie pale 14 située dans la veine, intégrant une jonction mécanique 18 de section réduite qui la relie au pied 8. A cet égard, comme représenté sur la figure 2, cette jonction 18 peut faire partie intégrante d'une pièce formant tulipe 20, dont la tête 22 est logée au sein de la partie pale 14, et dont la tige de la tulipe est constituée par cette jonction 18 de section réduite. En outre, la tulipe 20 peut être réalisée d'une seule pièce avec le pied 8, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine.

Pour ce qui concerne la partie pale 14, elle présente une coque aérodynamique 24 formant, entre le bord d'attaque 26 et le bord de fuite 28, l'intrados 30 et l'extrados 32 de la pale. Cette coque est également préférentiellement réalisée d'une seule pièce, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. La coque 24 enveloppe une âme creuse structurale 34 s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, en se situant dans la continuité radiale externe de la tête de tulipe 22 à laquelle elle est solidarisée par un fourreau 36. En effet, ce fourreau 36, en enveloppant les deux extrémités en regard de la tête 22 et de l'âme 34, permet de maintenir ces extrémités plaquées l'une 9 contre l'autre, et engendre donc la solidarisation de la tête 22 et de l'âme 34. La tête de tulipe 22 se situe elle aussi dans la coque aérodynamique 24, tandis que la tige 18 se situe elle à l'extérieur de cette coque. L'âme 34 s'étend quant à elle jusqu'à forte proximité de l'extrémité distale de la partie pale, dans la direction de l'envergure. En référence à la figure 3, on peut apercevoir que l'âme 34, constituant la partie structurale de la partie pale, présente une section transversale en forme générale de quadrilatère, constituée à l'aide d'un premier longeron 38 orienté vers un bord d'attaque 26, mais restant à distance de ce dernier, un second longeron 40 orienté vers un bord de fuite 28, mais restant à distance de celui-ci, un troisième longeron 42 orienté vers l'intrados 30 et un quatrième longeron 44 orienté vers l'extrados 32. Comme visible sur cette figure 3, de façon conventionnelle, le troisième longeron 42 est agencé au contact de l'intrados 30 de la coque, et le quatrième longeron 44 est agencé au contact de l'extrados 32 de cette même coque 34. L'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que l'interface 60 entre l'âme creuse structurale 34 et la tête de tulipe 22 constitue un fusible mécanique au sein de la partie pale 14. Ainsi, en cas de chocs contre la partie pale, par exemple ceux causés en vol par un volatile, la partie pale aura tendance à rompre au niveau de ce fusible mécanique 60. 10 Comme cela a été schématisé sur la figure 2, le fusible mécanique 60 est situé à une distance d du pied d'aube 8, selon la direction d'envergure de la partie pale 14, comprise entre 0,25 et 0,5 fois la longueur L de la partie pale 14 selon cette même direction d'envergure, et plus préférentiellement correspondant à 0,3 fois cette longueur. A noter que dans l'exemple représenté, la direction d'envergure est assimilable à la direction de l'axe 10 du pied 8 et de la tulipe 20. L'interface 60 constituant le fusible mécanique est de préférence sensiblement plane, préférentiellement orthogonale à l'axe 10 comme cela a été schématisé.

En référence à la figure 4, on voit une partie d'une aube 2 selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. L'aube 2 présente des similitudes avec l'aube décrite en référence aux figures précédentes. A cet égard, sur les figures, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires. En outre, il est noté que des changements ont été opérés seulement sur la pièce formant tulipe 20 et sur le pied 8, les autres éléments de l'aube décrits en référence aux figures 2 et 3 étant conservés. En effet, l'une des différences essentielles réside dans le fait que le pied 8 n'est plus réalisé d'une seule pièce, mais à l'aide de deux portions de pied 8a, 8b s'étendant chacune selon toute la longueur du pied 8 dans la direction de son axe 10, 11 et fixées l'une à l'autre. Les deux portions 8a, 8b, de préférence identiques et agencées symétriquement, présentent une interface de contact 50 préférentiellement plane, intégrant l'axe 10. A cet égard, il est noté que le pied 8 présente une surface extérieure 52 de forme générale de révolution ayant pour axe l'axe 10 précité. Ainsi, dans le mode de réalisation préféré décrit, chacune des deux portions de pied 8a, 8b, assimilable à un demi-pied, définit la moitié de cette surface extérieure 52. De manière analogue, une autre différence réside dans le fait que la tulipe 20 n'est plus réalisée d'une seule pièce, mais à l'aide de deux portions de tulipe 20a, 20b s'étendant chacune selon toute la longueur de la tulipe dans la direction de son axe 10, et fixées l'une à l'autre. Les deux portions 20a, 20b, de préférence identiques et agencées symétriquement, définissent conjointement la tête de tulipe 22 logée au sein de la coque aérodynamique 24 de la partie pale 14, et la tige de tulipe constituée par la jonction de section réduite 18 reliant solidairement la partie pale 14 au pied 8. Les deux portions 20a, 20b présentent par ailleurs une interface de contact 54 préférentiellement plane, intégrant également l'axe 10. Comme visible sur les figures 4 et 5, cette interface de contact 54 se situe préférentiellement dans le même plan que l'interface de contact 50 précitée, ce plan passant donc par l'axe 10.

Il est noté que la tulipe 20 présente une surface extérieure 56 de forme générale de révolution 12 ayant pour axe l'axe 10 précité. Ainsi, dans le mode de réalisation préféré décrit, chacune des deux portions de tulipe 20a, 20b, assimilable à une demi-tulipe, définit la moitié de cette surface extérieure 56.

Préférentiellement, la portion de pied 8a est réalisée d'une seule pièce avec la portion de tulipe 20a qui la prolonge, de même que la portion de pied 8b est réalisée d'une seule pièce avec la portion de tulipe 20b qui la prolonge. Ces deux pièces, réalisées en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine, sont montées l'une sur l'autre à l'aide de moyens de fixation conventionnels, de préférence démontables, comme par exemple des boulons 58 ou similaires. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 25

Claims

REVENDICATIONS1. Aube (2) pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant un pied (8), ainsi qu'une partie pale (14) prolongeant ledit pied (8), caractérisée en ce que ladite partie pale (14) intègre un fusible mécanique (60) situé à une distance du pied d'aube, selon la direction d'envergure de la partie pale (14), comprise entre 0,25 et 0,5 fois la longueur de ladite partie pale (14) selon cette même direction d'envergure.
2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite distance correspond sensiblement à 0,3 fois la longueur de ladite partie pale (14) selon ladite direction d'envergure.
3. Aube selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite partie pale (14) comprend une pièce formant tulipe (20), dont la tête (22) est logée au sein d'une coque aérodynamique (24) de cette partie pale (14), et dont la tige est constituée par une jonction de section réduite (18) reliant solidairement la partie pale (14) au pied (8), en ce que ladite coque (24) enveloppe également une âme creuse structurale (34) s'étendant selon la direction d'envergure en se situant dans la continuité radiale externe de ladite tête de tulipe (22) à laquelle elle est solidarisée, et en ce que l'interface entre ladite âme creuse structurale (34) et 14 ladite tête de tulipe (22) constitue ledit fusible mécanique (60).
4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que la solidarisation entre ladite âme creuse structurale (34) et ladite tête de tulipe (22) est réalisée à l'aide d'un fourreau (36) enveloppant leurs extrémités en appui l'une contre l'autre.
5. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit pied (8) est scindé en deux portions de pied (8a, 8b) montées l'une sur l'autre, chacune s'étendant sur toute la longueur dudit pied.
6. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite pièce formant tulipe (20) est scindée en deux portions de tulipe (20a, 20b) montées l'une sur l'autre, chacune s'étendant sur toute la longueur de ladite tulipe.
7. Aube selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée en ce que chaque portion de tulipe (20a, 20b) est réalisée d'une seule pièce avec l'une des deux portions de pied (8a, 8b).
8. Turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes selon l'une quelconque des revendications précédentes.30 15
9. Aéronef comprenant une pluralité de turbomachines selon la revendication 8.5