FR3021690A1 - Aube directrice de sortie comprenant au moins une plateforme surmoulee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une aube directrice de sortie (34) pour turbomachine d'aéronef, comprenant un profil aérodynamique métallique (42) équipé, au moins à l'une de ses extrémités radiales, d'une plateforme (44a) pour la reconstitution d'une veine aérodynamique de la turbomachine, cette plateforme (44a) étant surmoulée sur l'extrémité radiale du profil aérodynamique métallique (42).

Description

1 AUBE DIRECTRICE DE SORTIE COMPRENANT AU MOINS UNE PLATEFORME SURMOULEE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines d'aéronef, et concerne plus précisément la fabrication des aubes directrices de sortie, à caractère structural ou non-structural. L'invention s'applique en particulier aux turboréacteurs, de préférence aux turboréacteurs à double flux et à fort taux de dilution.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les turboréacteurs sont équipés d'un carter intermédiaire comprenant une rangée annulaire d'aubes directrices de sortie, également dites aubes OGV « de l'anglais « Outlet Guide Vane »). Ces aubes permettent de redresser le flux d'air sortant de la soufflante, afin de l'amener dans de bonnes conditions aérodynamiques au sein du canal secondaire. Par ailleurs, sur certains turboréacteurs, ces aubes directrices de sortie présentent un caractère structural, c'est-à-dire qu'elles participent à la tenue des charges vues par le carter intermédiaire. Pour remplir les deux fonctions aérodynamique et structurale, les aubes sont généralement réalisées à l'une d'un matériau métallique, par exemple en aluminium ou dans l'un de ses alliages. Pour leur fabrication, des blocs de matière individuels sont réalisés, puis usinés pour amener chacune des aubes aux cotes souhaitées. Afin que le flux secondaire soit redressé au mieux, les aubes directrices de sortie peuvent présenter, pour certaines d'entre elles, des profils aérodynamiques différents. A titre d'exemple indicatif, au sein d'une même rangée annulaire d'aubes directrices de sortie, il peut être prévu plus de six profils aérodynamiques différents, le choix du profil étant conditionné par la position angulaire de l'aube dans le canal secondaire du turboréacteur.

3021690 2 Il est noté que la variation du profil aérodynamique des aubes peut avoir des conséquences importantes sur la forme des plateformes radialement intérieures et extérieures, agencées respectivement de part et d'autre des profils aérodynamiques.

5 Pour éviter que l'usinage de ces plateformes ne conduise à des pertes de matière trop conséquentes, les blocs de matière primaire sont généralement fabriqués à des dimensions au plus proche des dimensions finales. Si cette solution permet en effet de réduire les pertes de matière primaire, elle génère cependant un nombre élevé de pièces brutes avec des références différentes, ce qui complique le processus global de 10 fabrication des aubes directrices de sortie. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer une solution remédiant au moins partiellement aux problèmes mentionnés ci-dessus, rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.

15 Pour ce faire, l'invention a pour objet une aube directrice de sortie pour turbomachine d'aéronef, comprenant un profil aérodynamique métallique équipé, au moins à l'une de ses extrémités radiales, d'une plateforme pour la reconstitution d'une veine aérodynamique de la turbomachine, ladite plateforme étant surmoulée sur l'extrémité radiale du profil aérodynamique métallique.

20 La solution apportée par l'invention est satisfaisante, tout d'abord parce que la nature métallique du profil aérodynamique de l'aube lui permet de conserver sa fonction structurale, lorsqu'une telle fonction est désirée. Ensuite, la solution originale de surmoulage de l'une ou des deux plateformes de l'aube permet une optimisation du processus global de fabrication des aubes directrices de sortie. En effet, elle offre la 25 possibilité de réduire les pertes de matière primaire, tout en conservant un nombre limité de pièces brutes métalliques avec des références différentes, ces pièces brutes étant destinées à la fabrication des profils aérodynamiques des aubes d'une rangée annulaire. Ensuite, le surmoulage permet l'utilisation d'un matériau différent pour la réalisation de la plateforme, avec pour avantage une possibilité de gains en termes de coût et de masse.

3021690 3 Enfin, en cas d'endommagement de la plateforme d'une aube, cette plateforme peut avantageusement être remplacée, de préférence par réalisation d'un nouveau surmoulage, sans avoir à remplacer le profil aérodynamique de cette aube. De préférence, l'invention concerne les deux plateformes de l'aube, 5 c'est-à-dire que le profil aérodynamique métallique est équipé, à chacune de ses deux extrémités radiales, d'une plateforme surmoulée pour la reconstitution de la veine aérodynamique. De préférence, chaque plateforme est réalisée en matériau composite, pour un gain de coût et de masse.

10 De préférence, l'aube présente un caractère structural, et/ou le profil aérodynamique est réalisé en aluminium ou dans l'un de ses alliages, même si d'autres matériaux peuvent bien entendu être envisagés, comme le titane. Alternativement, il pourrait s'agir d'une aube directrice de sortie plus classique, à caractère non-structural. L'invention a également pour objet une rangée annulaire d'aubes 15 directrices de sortie pour turbomachine d'aéronef, ladite rangée étant réalisée à l'aide d'une pluralité d'aubes telle que celle décrite ci-dessus, au moins plusieurs desdites aubes présentant des profils aérodynamiques différents. L'invention a également pour objet un carter intermédiaire de turbomachine d'aéronef comprenant un moyeu, une virole extérieure, ainsi qu'une telle 20 rangée annulaire d'aubes, agencée radialement entre le moyeu et la virole extérieure. Néanmoins, cette rangée annulaire d'aubes directrices de sortie pourrait être appliquée autrement qu'au sein d'un carter intermédiaire, sans sortir du cadre de l'invention. L'invention a aussi pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant un tel carter intermédiaire.

25 L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'une aube directrice de sortie, comprenant les étapes successives suivantes : (a) réalisation du profil aérodynamique métallique, de préférence par usinage d'un bloc de matière ; et 3021690 4 (b) surmoulage de la plateforme radialement intérieure et/ou surmoulage de la plateforme radialement extérieure, sur le profil aérodynamique métallique. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une 5 rangée annulaire d'aubes directrices de sortie, chaque aube de la rangée annulaire étant réalisée par mise en oeuvre du procédé de fabrication tel que décrit ci-dessus, la plateforme radialement intérieure de chaque aube de la rangée étant réalisée à l'aide d'un moule de même forme et au moins certaines des plateformes radialement intérieures étant ensuite usinées aux cotes finales, et/ou la plateforme radialement 10 extérieure de chaque aube de la rangée étant réalisée à l'aide d'un moule de même forme et au moins certaines des plateformes radialement extérieures étant ensuite usinées aux cotes finales. L'utilisation d'un même moule simplifie le processus global de fabrication de la rangée annulaire d'aubes directrices de sortie, en particulier dans la gestion de l'outillage.

15 Enfin, de manière préférentielle, la réalisation des profils aérodynamiques métalliques de toutes les aubes directrices de sortie de la rangée est effectuée à partir de blocs de matière de mêmes formes. Ces blocs, avant d'être usinés pour aboutir chacun au profil aérodynamique d'une aube, sont donc tous identiques et constituent une même et unique référence. La gestion de ces blocs de matière, durant la 20 fabrication de la rangée d'aubes, s'avère par conséquent simplifiée grâce à la conservation d'une unique référence produit. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur selon l'invention ; 3021690 5 - la figure 2 représente une vue de face d'un carter intermédiaire du turboréacteur montré sur la figure précédente ; - la figure 3 est une vue en perspective d'une aube directrice de sortie faisant partie intégrante de la rangée annulaire d'aubes équipant le carter intermédiaire 5 de la figure précédente ; - la figure 3a est une vue en perspective éclatée de l'aube montrée sur la figure précédente ; - la figure 4 est une vue de face de la rangée d'aubes destinée à être fabriquée selon un procédé propre à l'invention ; et 10 - les figures 5a à 5d sont des vues montrant différentes étapes d'un procédé de fabrication de la rangée d'aubes montrée sur la figure précédente, le procédé se trouvant selon un mode de réalisation préféré de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme l'illustre la figure 1 qui est une vue schématique de l'invention 15 en coupe axiale d'un turboréacteur 10 à double flux et à double corps, ce dernier comporte, de l'amont vers l'aval selon la direction principale d'écoulement des gaz schématisée par la flèche 11, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20, ces éléments définissant une veine primaire 21 traversée par 20 un flux primaire de gaz 22. La turbine haute pression 18 est solidaire du compresseur haute pression 14 de manière à former un corps haute pression, tandis que la turbine basse pression 20 est solidaire du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression, de sorte que chaque turbine entraîne le compresseur associé en rotation autour d'un axe longitudinal de turboréacteur 24, sous l'effet de la poussée des 25 gaz provenant de la chambre de combustion 16. Un carter intermédiaire 26 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 12 et haute pression 14. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire 32 à travers une 3021690 6 veine secondaire 31, le carter intermédiaire 26 comporte en général des aubes directrices de sortie 34 traversant cette veine 31. Ces aubes 34, assimilables à des bras, sont également dites OGV (de l'anglais « Outlet Guide Vane »). Par la suite, elles seront appelées aubes OGV 34.

5 Le carter intermédiaire 26 est représenté de façon plus détaillée sur la figure 2. Il comprend une virole extérieure 40, qui se situe dans le prolongement axial du carter de soufflante. Cette virole extérieure 40 est centrée sur l'axe 24, et renferme une rangée annulaire 34' d'aubes OGV 34, également dénommée roue OGV et centrée sur l'axe 24. Les aubes OVG présentent ici de préférence un caractère structural, c'est-à-dire 10 qu'elles participent à la tenue des charges vues par le carter intermédiaire. La rangée annulaire 34' comporte par exemple plusieurs dizaines d'aubes OGV 34, dont la tête est fixée à la virole 40, et dont le pied est fixé à un moyeu 36 du carter intermédiaire. Il est noté qu'au sein de la rangée annulaire 34', il est interposé un ou plusieurs bras structuraux 41 de transmission d'efforts. Les deux bras 41, placés respectivement aux 15 positions 12h et 6h sur l'exemple de la figure 2, permettent notamment le passage de servitudes entre le moyeu 36 et la virole extérieure 40. Les figures 3 et 3a représentent l'une des aubes OGV 34 selon l'invention. Elle comporte une partie centrale, dite profil aérodynamique 42 de l'aube. Aux extrémités radiales de ce profil 42, il est prévu des moyens 43 pour la fixation de ce 20 profil 42 sur le moyeu 36 et sur la virole extérieure 40. Ces moyens 43 sont par exemple des platines, pattes ou similaires, de préférence percés de trous de passage destinés à être traversés par des éléments de fixation du type boulons ou similaires. Le profil aérodynamique 42 et les platines 43 sont réalisés d'une seule pièce métallique, de préférence en aluminium ou en l'un de ses alliages. Aux extrémités 25 radiales du profil aérodynamique 42, l'aube OGV 34 comporte respectivement une plateforme radialement intérieure 44a et une plateforme radialement extérieure 44b. Ces plateformes 44a, 44b sont surmoulées sur les extrémités radiales précitées, sur et/ou à proximité des platines de fixation 43. Elles sont réalisées en matériau composite, de préférence à matrice organique, et par exemple du type comprenant des fibres de verre et/ou de carbone et une matrice thermodurcissable ou thermoplastique.

3021690 7 Les plateformes 44a, 44b, fixées par surmoulage uniquement au profil aérodynamique 42, permettent la reconstitution de la veine secondaire 31. En d'autres termes, ces plateformes ne présentent aucune liaison mécanique directe avec un quelconque autre élément du turboréacteur, et en particulier aucune liaison mécanique 5 directe avec la virole extérieure 40 ou le moyeu 36 du carter intermédiaire 26. En référence à présent à la figure 4, il est montré la rangée annulaire 34' destinée à être fabriquée selon un procédé propre à l'invention, qui sera décrit en référence aux figures 5a à 5d. Dans cette rangée annulaire 34', les aubes OGV 34 ont, pour au moins certaines d'entre elles, des profils aérodynamiques 42 différents pour 10 amener le flux d'air secondaire 32 dans les meilleures conditions possibles au sein de la veine 31. Pour chaque aube OGV 34, il est d'abord réalisé son profil aérodynamique 42. Pour ce faire, le profil et ses platines de fixation sont réalisés à partir d'un bloc de matière primaire 42', schématisé sur la figure 5a. Ici, le procédé présente la 15 particularité d'utiliser des blocs 42' de mêmes formes pour toutes les aubes OGV 34 de la rangée 34', même celles présentant des profils aérodynamiques différents. Cela permet de n'avoir à gérer qu'une seule référence produit lors de la fabrication, ce qui simplifie sa mise en oeuvre. Bien entendu, des blocs de formes distinctes pourraient être retenus, sans sortir du cadre de l'invention. Néanmoins, pour simplifier le procédé de fabrication, 20 il est fait de préférence en sorte que le nombre de blocs 42' de formes différentes soit inférieur au nombre de profils aérodynamiques différents. En d'autres termes, au moins deux profils aérodynamiques 42 différents sont obtenus respectivement à partir de deux blocs 42' de mêmes formes, afin de diminuer le nombre de références produits. Chaque profil 42 est obtenu par usinage du bloc de matière primaire 25 42', comme cela a été schématisé sur la figure 5b. Cet usinage fait également apparaître les platines de fixation 43, destinées au montage sur la virole extérieure et le moyeu du carter intermédiaire. Pour ce faire, des moyens d'usinage conventionnels 48 sont utilisés. Ensuite, comme cela a été schématisé sur la figure 5c, des moules 50a, 50b placés aux extrémités radiales opposées du profil 42 permettent le surmoulage des 30 plateformes radialement intérieure et extérieure 44a, 44b, respectivement.

3021690 8 Dans l'exemple décrit, l'une des particularités réside dans le fait que la plateforme radialement intérieure 44a de chaque aube 34 de la rangée 34' est réalisée à l'aide d'un moule de même forme 50a. Ce n'est qu'après l'opération de surmoulage que les plateformes obtenues 44a sont usinées aux cotes finales, à l'aide de moyens 5 conventionnels 52, représentés schématiquement sur la figure 5d. Toutes les plateformes 44a sont usinées, ou bien seulement certaines d'entre elles si le moule utilisé correspond à la forme finale d'une ou plusieurs de ces plateformes de reconstitution de la veine 31. Le principe exposé ci-dessus est de préférence le même pour les plateformes radialement extérieures 44b, à savoir l'utilisation d'un moule 50b de même 10 forme pour toutes aubes, puis l'usinage aux cotes finales de tout ou partie des plateformes 44b obtenues. Dans les deux cas, l'utilisation d'un même moule de surmoulage permet de faciliter la gestion de l'outillage, lors du processus de fabrication. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par 15 l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Aube directrice de sortie (34) pour turbomachine d'aéronef, comprenant un profil aérodynamique métallique (42) équipé, au moins à l'une de ses extrémités radiales, d'une plateforme (44a) pour la reconstitution d'une veine aérodynamique (31) de la turbomachine, caractérisée en ce que ladite plateforme (44a) est surmoulée sur l'extrémité radiale du profil aérodynamique métallique (42).
2. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profil aérodynamique métallique (42) est équipé, à chacune de ses deux extrémités radiales, d'une plateforme surmoulée (44a, 44b) pour la reconstitution de la veine aérodynamique (31).
3. 3. Aube selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que chaque plateforme (44a, 44b) est réalisé en matériau composite.
4. 4. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un caractère structural, et/ou en ce que le profil aérodynamique (42) est réalisé en aluminium ou dans l'un de ses alliages.
5. 5. Rangée annulaire (34') d'aubes directrices de sortie (34) pour turbomachine d'aéronef, ladite rangée (34') étant réalisée à l'aide d'une pluralité d'aubes (34) selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins plusieurs desdites aubes présentant des profils aérodynamiques (42) différents.
6. 6. Carter intermédiaire (26) de turbomachine d'aéronef comprenant un moyeu (36), une virole extérieure (40), ainsi qu'une rangée annulaire (34') d'aubes (34) selon la revendication précédente, agencée radialement entre le moyeu (36) et la virole extérieure (40). 3021690 10
7. 7. Turbomachine (10) d'aéronef comprenant un carter intermédiaire (26) selon la revendication précédente.
8. 8. Procédé de fabrication d'une aube directrice de sortie (34) selon l'une 5 quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : (a) réalisation du profil aérodynamique métallique (42), de préférence par usinage d'un bloc de matière (42') ; et (b) surmoulage de la plateforme radialement intérieure (44a) et/ou 10 surmoulage de la plateforme radialement extérieure (44b), sur le profil aérodynamique métallique (42).
9. 9. Procédé de fabrication d'une rangée annulaire (34') d'aubes directrices de sortie (34) selon la revendication 5, chaque aube (34) de la rangée 15 annulaire étant réalisée par mise en oeuvre du procédé selon la revendication précédente, la plateforme radialement intérieure (44a) de chaque aube de la rangée (34') étant réalisée à l'aide d'un moule (50a) de même forme, et au moins certaines des plateformes radialement intérieures (44a) étant ensuite usinées aux cotes finales, et/ou la plateforme radialement extérieure (44b) de chaque aube de la rangée (34') étant 20 réalisée à l'aide d'un moule (50b) de même forme, et au moins certaines des plateformes radialement extérieures (44b) étant ensuite usinées aux cotes finales.
10. 10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la réalisation des profils aérodynamiques métalliques (42) de toutes les aubes directrices de 25 sortie (34) de la rangée (34') est effectuée à partir de blocs de matière (42') de mêmes formes.