FR3040147A1 - Aube composite avec element d'habillage aerodynamique integre et procede de fabrication de celle-ci - Google Patents

Aube composite avec element d'habillage aerodynamique integre et procede de fabrication de celle-ci Download PDF

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Abstract

Un procédé de fabrication d'une aube (20 ; 520 ; 720) en matériau composite avec élément d'habillage (30), l'aube (20 ; 520 ; 720) comportant une plateforme (21) et un profilé (22) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la plateforme (21), comprend les étapes suivantes : on fournit (A) un élément d'habillage (30) et une préforme (120 ; 620 ; 820) de l'aube, la préforme (120 ; 620 ; 820) comprenant une portion de plateforme (121) et une portion de profilé (122) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la portion de plateforme (121) on dispose (B) l'élément d'habillage (30) contre la portion de plateforme (121) de manière à obtenir un assemblage ; on place (C) ledit assemblage dans un moule ; on injecte (D) une première résine dans le moule de sorte que ladite résine imprègne et recouvre la préforme (120) et recouvre au moins une partie de l'élément d'habillage (30) ; et on effectue (E) un traitement thermique afin de faire durcir la première résine.

Description

AUBE COMPOSITE AVEC ÉLÉMENT D'HABILLAGE AÉRODYNAMIQUE INTÉGRÉ ET PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CELLE-CI
Domaine de l'invention
Le présent exposé concerne un redresseur pour une turbomachine ainsi qu'une turbomachine équipée d'un tel redresseur.
On rappelle qu'une turbomachine désigne tout appareil à turbine à gaz produisant une énergie motrice, parmi lesquels on distingue notamment les turboréacteurs fournissant une poussée nécessaire à la propulsion par réaction à l'éjection à grande vitesse de gaz chauds, et les turbomoteurs dans lesquels l'énergie motrice est fournie par la rotation d'un arbre moteur. Par exemple, des turbomoteurs sont utilisés comme moteur pour des hélicoptères, des navires, des trains, ou encore comme moteur industriel. Les turbopropulseurs (turbomoteur entraînant une hélice) sont également des turbomoteurs utilisés comme moteur d'avion. On rappelle également qu'un redresseur est un dispositif permettant de redresser le flux d'air traversant la turbomachine dans la direction de l'écoulement.
Arrière-plan technologique
Le document FR 2 958 980 décrit un exemple de redresseur connu, comprenant un corps annulaire, des aubes fixées sur le corps annulaire et une plateforme disposée entre chaque paire d'aubes adjacentes. Un tel redresseur est généralement lourd, ce qui pénalise les performances de la turbomachine. De plus, la fabrication de la plateforme, ainsi que le montage de la plateforme entre chaque paire d'aubes adjacentes, sont des opérations longues et complexes.
Il existe donc un besoin pour un redresseur pour turbomachine qui soit plus léger et dont la fabrication et le montage soient facilités.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise à répondre au moins partiellement à ce besoin.
Ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'une aube en matériau composite avec élément d'habillage, l'aube comportant une plateforme et un profilé s'étendant sensiblement perpendiculairement à la plateforme, comprenant les étapes suivantes : on fournit un élément d'habillage et une préforme de l'aube, la préforme comprenant une portion de plateforme et une portion de profilé s'étendant sensiblement perpendiculairement à la portion de plateforme ; on dispose l'élément d'habillage contre la portion de plateforme de manière à obtenir un assemblage ; on place ledit assemblage dans un moule ; on injecte une première résine dans le moule de sorte que ladite résine imprègne et recouvre la préforme et recouvre au moins une partie de l'élément d'habillage ; et on effectue un traitement thermique afin de faire durcir la première résine.
Dans le présent exposé, « élément d'habillage » désigne une pièce ou un ensemble de pièces qui sont prévues pour recouvrir une partie de la plateforme et constituer pour celle-ci un habillage.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une aube en matériau composite comprenant un élément d'habillage ; étant en surface de l'aube et délimitant donc la veine de fluide, celui-ci a donc une fonction aérodynamique. Puisque l'aube est en matériau composite, elle est plus légère que les aubes traditionnelles en métal.
Selon l'invention, la première résine imprègne la préforme tout en recouvrant au moins une partie de l'élément d'habillage. Ainsi, après le traitement thermique, l'élément d'habillage se trouve fixé ou collé sur la plateforme par la première résine. La première résine durcie assure à la fois la consolidation mécanique de la préforme et la fixation de l'élément d'habillage sur l'aube finale. On obtient donc, en une seule opération d'injection et de traitement thermique, une aube complète et'prête à être installée dans la turbomachine. Il en résulte une simplification et un gain de temps dans la fabrication de l'aube.
De plus, pour obtenir l'aube, il n'est plus nécessaire d'assembler plusieurs éléments distincts ensemble à l'aide d'éléments supplémentaires, tels que des vis ou des inserts. Il en résulte un gain de masse supplémentaire pour la turbomachine, et la fabrication de l'aube est simplifiée.
En outre, on peut, si nécessaire, modifier facilement la forme de l'habillage de la plateforme : il suffit en effet de modifier seulement l'élément d'habillage. Ceci est plus aisé que de modifier la forme de la préforme, car l'élément d'habillage est de plus petites dimensions que la préforme, et répond à moins de contraintes de conception que celle-ci. On peut même obtenir, si on le souhaite, des aubes composites de même forme que les aubes métalliques existant sur une turbomachine donnée. Ainsi, on peut envisager de remplacer une ou plusieurs aubes métalliques d'une turbomachine donnée par des aubes composites de même forme, d'où il résulte un gain de masse pour la turbomachine.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'habillage est réalisé dans un matériau dont la masse volumique est strictement inférieure à la masse volumique après le traitement thermique du matériau composite constituant la partie de la plateforme située en regard de l'élément d'habillage.
Ainsi, l'aube en matériau composite obtenue par le procédé de l'invention est plus légère qu'une aube composite conventionnelle dans lequel l'élément d'habillage est réalisé d'un seul tenant avec le profilé et la plateforme et dans le même matériau que ceux-ci.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'habillage comprend au moins deux parties disjointes qui, lorsque l'élément d'habillage est disposé contre la portion de plateforme, délimitent un espace par lequel passe la portion de profilé. L'assemblage de l'élément d'habillage sur la préforme est alors simplifié, car il suffit de rapprocher les parties disjointes les unes des autres, de manière à constituer l'élément d'habillage, la portion de profilé passant alors à travers l'élément d'habillage.
En alternative, l'élément d'habillage est formé en une seule partie et comporte une ouverture à travers laquelle passe la portion de profilé.
Selon un mode de réalisation, la portion de plateforme comprend deux faces opposées, et on dispose l'élément d'habillage sur la face de la portion de plateforme disposée du côté de la portion de profilé.
En effet, la face de la plateforme située du côté du profilé est moins sollicitée mécaniquement que l'autre face, qui doit assurer la fixation de la plateforme sur une pièce de la turbomachine. Par ailleurs, l'élément d'habillage étant au contact de la veine de fluide passant le long de la plateforme, on peut lui donner une forme aérodynamique choisie pour optimiser l'écoulement du fluide.
Selon un mode de réalisation, après le traitement thermique, on usine une pluralité de trous débouchants de serrage dans la plateforme et une pluralité de trous débouchants de passage dans l'élément d'habillage, chaque trou débouchant de passage étant disposé en regard d'un trou débouchant de serrage correspondant et ayant un diamètre strictement supérieur au diamètre du trou débouchant de serrage correspondant.
De manière alternative, l'élément d'habillage comprend une pluralité de trous débouchants de passage et la portion de plateforme comprend une pluralité de trous débouchants de serrage, chaque trou débouchant de passage étant disposé en regard d'un trou débouchant de serrage correspondant et ayant un diamètre strictement supérieur au diamètre du trou débouchant de serrage correspondant, et, avant d'injecter la première résine dans le moule, on obstrue chaque trou débouchant de passage et chaque trou débouchant de serrage.
Ainsi, l'aube en matériau composite peut être fixée sur une pièce de turbomachine à l'aide de vis dont la tête, après avoir passé à travers un trou débouchant de passage, vient reposer sur la plateforme en matériau composite. Avec cette configuration, seul le matériau composite de la plateforme subit les contraintes mécaniques liées au serrage des vis, tandis que l'élément d'habillage est réduit à sa seule fonction aérodynamique. Ainsi, il n'est pas nécessaire de choisir un matériau à forte tenue mécanique pour l'élément d'habillage ; au contraire, l'élément d'habillage peut être réalisé dans un matériau peu résistant et léger, d'où il résulte un gain de masse pour l'aube.
Selon un mode de réalisation, la préforme est une préforme fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel.
Par « tissage tridimensionnel », on entend une technique de tissage dans laquelle des fils de trame circulent au sein d'une matrice de fils de chaîne de manière à former un réseau tridimensionnel de fils selon une armure tridimensionnelle : toutes les couches de fils d'une telle structure fibreuse sont alors tissées au cours d'une même étape de tissage au sein d'un métier à tisser tridimensionnel. Des techniques de ce type sont désormais bien connues, et sont par exemple décrites dans le document WO 2014/076408.
Après durcissement de la première résine, on obtient alors une aube en matériau composite qui présente de nombreux avantages dans le cadre d'une turbomachine (gain en masse ; nombre de pièces réduit ; montage et maintenance simplifiés).
Selon un mode de réalisation, la première résine est une résine thermodurcissable.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'habillage est constitué par un matériau composite comprenant une deuxième résine thermoplastique.
Cette deuxième résine est par exemple une résine polyétherimide.
Les résines de ce type présentent une masse volumique faible, d'où il résulte un gain de masse par rapport à une aube en matériau composite conventionnelle. En outre, elles présentent une résistance satisfaisante à la chaleur.
Le procédé selon n'importe quelle des possibilités ci-dessus peut être appliqué, par exemple, à la fabrication d'une aube composite pour un redresseur pour turbomachine.
Selon un mode de réalisation, la préforme fournie comprend une portion de plateforme de tête formée sur l'extrémité de la portion de profilé située du côté opposé à la portion de plateforme.
Selon un mode de réalisation, après avoir disposé l'élément d'habillage contre la portion de plateforme, on pourvoit l'extrémité de la portion de profilé située du côté opposé à la portion de plateforme de portions d'élément de fixation.
La présente invention concerne également une aube en matériau composite pour turbomachine, comprenant une préforme imprégnée d'une première résine durcie et définissant une plateforme et un profilé s'étendant sensiblement perpendiculairement à la plateforme, dans laquelle un élément d'habillage est fixé sur une partie de la plateforme par la première résine durcie, et recouvert au moins partiellement par ladite première résine durcie.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'habillage est réalisé dans un matériau dont la masse volumique est strictement inférieure à la masse volumique du matériau composite constituant la partie de la plateforme située en regard de l'élément d'habillage.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'habillage est formé à partir d'au moins deux parties disjointes qui délimitent un espace par lequel passe le profilé.
En alternative, l'élément d'habillage est formé en une seule partie et comporte une ouverture à travers laquelle passe le profilé.
Selon un mode de réalisation, la plateforme comprend deux faces opposées, et dans laquelle l'élément d'habillage est fixé sur la face de la plateforme disposée du côté du profilé.
Selon un mode de réalisation, la plateforme comprend une pluralité de trous débouchants de serrage ; l'élément d'habillage comprend une pluralité de trous débouchants de passage ; et chaque trou débouchant de passage est disposé en regard d'un trou débouchant de serrage correspondant et a un diamètre strictement supérieur au diamètre du trou débouchant de serrage correspondant.
Selon un mode de réalisation, le matériau constituant l'élément d'habillage est un matériau composite comprenant une résine thermoplastique.
Cette résine thermoplastique est par exemple une résine polyétherimide.
Selon un mode de réalisation, l'aube comprend en outre une plateforme de tête formée sur l'extrémité du profilé située du côté opposé à la plateforme.
Selon un mode de réalisation, l'aube comprend en outre au moins un élément de fixation formé sur l'extrémité du profilé située du côté opposé à la plateforme.
La plateforme de tête ou le au moins un élément de fixation permettent de fixer l'aube à un élément de turbomachine situé du côté opposé à la plateforme. L'aube en matériau composite selon l'invention procure tout ou partie des avantages évoqués ci-dessus, qui ne seront donc pas répétés. L'aube en matériau composite selon l'invention peut être, par exemple, une aube fixe pour redresseur de turbomachine. La présente invention concerne également un redresseur de turbomachine équipé d'une telle aube fixe, ainsi qu'une turbomachine équipée de ce redresseur.
Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisation, représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une demi-section axiale d'une turbomachine pouvant incorporer une aube selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'une aube selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3A et 3B sont des vues d'un élément d'habillage de l'aube selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4A est une vue en section de l'aube selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4B est une vue du détail IVB de la figure 4A ; - la figure 5 est un diagramme-blocs des étapes d'un procédé de fabrication de l'aube selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue d'une préforme servant à la fabrication de l'aube selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue d'une aube selon un deuxième mode réalisation de l'invention ; - la figure 8 est une vue d'une préforme servant à la fabrication de l'aube selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue d'une aube selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 10 est une vue d'une préforme servant à la fabrication de l'aube selon le troisième mode de réalisation de l'invention, un élément d'habillage étant déjà installé sur la préforme ; - la figure 11 est un diagramme-blocs des étapes d'un procédé de fabrication de l'aube selon le troisième mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de l'invention L'architecture globale d'une turbomachine pouvant incorporer une aube selon l'invention va être décrite en référence à la figure 1, qui présente une demi-section axiale d'une turbomachine 1 dont l'axe principal est désigné par X-X. En amont, la turbomachine 1 comprend une soufflante 2 pour l'admission d'air. A la sortie de la soufflante 2, le flux d'air se sépare en deux. Une première partie du flux d'air est envoyée dans un compresseur basse pression 3 puis un compresseur haute pression 4. Cette première partie du flux d'air est ensuite injectée dans une chambre de combustion 5, à la sortie de laquelle elle entraîne une turbine 6. Une deuxième partie du flux d'air, à la sortie de la soufflante 2, est envoyée dans un redresseur 10 pour être redressée puis mélangée aux gaz sortant de la turbine 6. La deuxième partie du flux d'air peut servir, en partie, au refroidissement de la turbomachine 1.
Plus particulièrement, le redresseur 10 comprend un ensemble d'aubes 20 agencées radialement entre un corps annulaire interne 12 et un corps annulaire externe 14. Ces aubes 20 sont parfois appelées aubes de guidage en sortie (de l'anglais « Outlet Guide Vanes » ou OGV). Dans le présent mode de réalisation, les aubes 20 sont en matériau composite.
La figure 2 représente plus en détail une aube 20 en matériau composite selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'aube 20 comprend une plateforme 21 et un profilé 22 constituant le corps longiligne de l'aube 20 et ayant un profil adapté pour guider l'écoulement de l'air dans le redresseur 10. Le profilé 22, aussi appelé couramment « profil », s'étend perpendiculairement, ou au moins substantiellement perpendiculairement, à la plateforme 21. Le profilé 22 présente une direction longitudinale Dt et une direction transversale Dt perpendiculaire à la direction longitudinale Dt, et est sensiblement plus allongé le long de la direction longitudinale Dt que dans la direction transversale Dt. Lorsque l'aube 20 est installée dans le redresseur 10, la direction longitudinale Dt coïncide sensiblement avec la direction de l'axe X-X de la turbomachine 1. L'aube 20 est fabriquée par injection et durcissement d'une résine d'imprégnation et de fixation sur une préforme 120 définissant la plateforme 21 et le profilé 22, comme cela sera détaillé plus loin. Dans la suite et par commodité, la résine d'imprégnation et de fixation sera nommée « première résine ». L'aube 20 est fixée au corps annulaire interne 12 via la plateforme 21, comme cela sera décrit plus en détail plus loin. Le profilé 22 peut également présenter une plateforme de tête (décrite plus loin) située du côté du profilé 22 opposé à la plateforme 21, la plateforme de tête fixant l'aube au corps annulaire externe 14.
Dans une aube conventionnelle, le profilé et la face de la plateforme située du côté du profilé ont une fonction principalement aérodynamique, c'est-à-dire qu'ils contribuent principalement à guider la deuxième partie du flux d'air à travers le redresseur 10. La tenue mécanique de l'aube est principalement assurée par la face de la plateforme située du côté opposé au profilé.
Selon la présente invention, la face 212 de la plateforme 21 située du côté du profilé 22 comprend un élément d'habillage 30. L'élément d'habillage 30 est fixé sur une partie de la plateforme 21 par la première résine durcie, et recouvert au moins partiellement par la première résine durcie. L'élément d'habillage 30 recouvre au moins une partie de la face 212 de la plateforme 21. De préférence, afin de réduire la masse de l'aube 20, l'élément d'habillage 30 est réalisé dans un matériau dont la masse volumique est strictement inférieure à la masse volumique du matériau composite constituant la partie de la plateforme 21 située en regard de l'élément d'habillage 30.
Par « partie de la plateforme 21 située en regard de l'élément d'habillage 30 », on entend la partie de la plateforme 21 qui est recouverte par l'élément d'habillage 30 lorsque celui-ci est installé sur l'aube 20. Lorsque l'élément d'habillage 30 recouvre la totalité de la face 212, la partie de la plateforme 21 située en regard de l'élément d'habillage 30 est la plateforme 21 toute entière. L'élément d'habillage 30 peut être formé à partir d'une pluralité de parties disjointes qui délimitent un espace ou passage 32 par lequel passe le profilé 22. Sur les figures, on a représenté un exemple particulier dans lequel l'élément d'habillage 30 est formé à partir de deux parties disjointes 30A et 30B symétriques l'une de l'autre. Toutefois, l'élément d'habillage 30 peut être formé à partir de plus de deux parties disjointes, et les parties disjointes ne sont pas nécessairement symétriques.
En alternative, l'élément d'habillage 30 est formé en une seule pièce comportant une ouverture par laquelle passe le profilé 22. Dans ce cas, l'élément d'habillage 30 peut être enfilé sur la préforme 120 qui sera décrite plus loin.
Pour assurer la fixation de l'aube 20 sur le corps annulaire interne 12, la plateforme 21 et l'élément d'habillage 30 sont pourvus d'une pluralité de trous débouchants.
Plus précisément, la plateforme 21 comprend une pluralité de trous débouchants de serrage 40T, et l'élément d'habillage comprend une pluralité de trous débouchants de passage 40P. Au sens du présent exposé, le fait qu'un trou dans une pièce soit qualifié de « trou débouchant » signifie que le trou traverse toute l'épaisseur de cette pièce.
Chaque trou débouchant de passage 40P est disposé en regard d'un trou débouchant de serrage 40T correspondant. Par exemple, les trous débouchants 40P et 40T sont circulaires, et chaque trou débouchant de passage 40P est coaxial avec un trou débouchant de serrage 40T correspondant. On notera que les trous débouchants de serrage 40T peuvent avoir des diamètres différents les uns des autres, de même que les trous débouchants de passage 40P.
Chaque trou débouchant de passage 40P présente un diamètre P strictement supérieur au diamètre T du trou débouchant de serrage 40T correspondant. Ainsi, comme cela est représenté plus en détail sur la figure 4B, une vis 90 comprenant une tête 91 et une tige 92 peut passer à travers les trous débouchants 40P et 40T, de sorte que la tête 91 repose sur la face 212 de la plateforme 21. Ainsi, la plateforme 21 subit les contraintes mécaniques liées au serrage de la vis 90, tandis que l'élément d'habillage 30, qui ne subit pas ces contraintes mécaniques, peut être réalisé dans un matériau plus léger (c'est-à-dire ayant une masse volumique plus faible) que le matériau composite constituant la plateforme 21. L'épaisseur de la plateforme 21 en matériau composite peut ainsi être réduite à une valeur minimale.
Bien entendu, le corps annulaire interne 12 comprend également des trous de fixation 12T situés en regard des trous débouchants de serrage 40T afin de recevoir les tiges 92 des vis 90 utilisées pour fixer l'aube 20.
Après avoir assemblé l'aube 20 à l'aide des vis 90, on peut introduire dans les trous débouchants de passage 40P des caches 89, qui sont par exemple constitués d'une résine. De préférence, la surface 802 de chaque cache située du côté du profilé 22 est au même niveau et dans la continuité de la surface 302 de l'élément d'habillage 30 située du côté du profilé 22. Ainsi, les trous débouchants 40T ne perturbent pas le flux d'air au voisinage de l'élément d'habillage 30. L'élément d'habillage 30 est par exemple réalisé dans une deuxième résine thermoplastique ou un matériau composite comprenant une deuxième résine thermoplastique, par exemple par moulage par injection.
Par exemple, la deuxième résine thermoplastique est une résine polyétherimide, qui présente notamment l'avantage d'avoir une résistance à la chaleur satisfaisante. Un exemple de matériau composite comprenant une résine polyétherimide est un matériau composite appelé « Ultem » (marque déposée), qui comprend une résine polyétherimide associée à 25% en masse de fibres courtes de carbone ; la résine polyétherimide est injectée lors de la fabrication de l'élément d'habillage 30.La masse volumique du matériau composite « Ultem » est de l'ordre de 1350 kg/m3. Cette masse volumique est strictement inférieure à elle du matériau composite constituant la plateforme 21 (de l'ordre de 1500 kg/m3) ou d'un métal (aluminium : 2800 kg/m3). Il en résulte un allègement de l'aube 20.
On va maintenant décrire un procédé de fabrication de l'aube 20 selon l'invention.
On fournit tout d'abord une préforme 120 de l'aube, ainsi que l'élément d'habillage 30 (étape A).
La préforme 120 comprend une portion de plateforme 121 et une portion de profilé 122. Après l'étape E qui sera décrite plus loin, la portion de plateforme 121 conduit à la plateforme 21, et la portion de profilé 122 conduit au profilé 22.
On dispose ensuite l'élément d'habillage 30 contre la portion de plateforme 121 (étape B). Par exemple, la portion de plateforme 121 comprend deux faces 1211 et 1212 opposées l'une de l'autre, et on dispose l'élément d'habillage 30 sur la face 1212 disposée du côté de la portion de profilé 122.
Si l'élément d'habillage 30 est constitué de parties disjointes comme cela a été décrit ci-dessus, on rapproche ces parties disjointes de manière à ce qu'elles délimitent un espace 32 par lequel passe la portion de profilé 122.
Si l'élément d'habillage 30 est formé à partir d'une seule partie comportant l'espace 32, on enfile l'élément d'habillage 30 sur l'extrémité de la portion de profilé 122 qui est opposée à la portion de plateforme 121. L'espace 32 est alors dimensionné pour faciliter la manipulation de l'élément d'habillage 30 lors de l'étape B.
Après l'étape B, on place l'assemblage constitué de la préforme 120 et de l'élément d'habillage 30 dans un moule (étape C).
Après l'étape C, on injecte la première résine décrite ci-dessus dans le moule, de sorte que la première résine imprègne et recouvre la préforme 120 et recouvre au moins une partie de l'élément d'habillage 30 (étape D), puis on effectue un traitement thermique afin de faire durcir la première résine (étape E).
Par exemple, le durcissement de la première résine consiste à faire polymériser au moins partiellement la première résine. Par ailleurs, « traitement thermique » désigne tout traitement pendant lequel la première résine est maintenue suffisamment longtemps à une température suffisante pour provoquer le durcissement de la première résine.
Après l'étape E, l'élément d'habillage 30 est fixé à l'aube 20 par la première résine durcie. Il n'est donc pas nécessaire de le visser ou de le coller à l'aube 20, d'où il résulte un gain de masse de l'aube 20, et une simplification de la fabrication et de l'installation de celle-ci dans le redresseur 10.
La préforme 120 peut être une préforme fibreuse. Par exemple, la préforme 120 est obtenue par tissage tridimensionnel de fibres. En variante, au lieu d'un tel tissage tridimensionnel, la préforme 120 comprend au moins une couche tissée, aussi qualifiée de pli bidimensionnel. Lorsque plusieurs couches sont présentes, la préforme peut être qualifiée de drapé. En variante possible, la préforme fibreuse comprend au moins une tresse, par exemple en combinaison avec un drapé adjacent, ce drapé pouvant aussi entourer la tresse.
La première résine imprègne la préforme fibreuse 120 en venant se placer dans les interstices entre les fibres. Ainsi, le matériau composite du profilé 22 et de la plateforme 21 résulte du durcissement de la première résine autour des fibres de la préforme 120. On obtient alors une aube en matériau composite qui présente de nombreux avantages dans le cadre d'une turbomachine (gain en masse ; nombre de pièces réduit ; montage et maintenance simplifiés). La première résine assure également la fixation de l'élément d'habillage 30 sur la préforme 120 en une seule opération permettant une excellente cohésion.
La première résine est par exemple une résine thermodurcissable, par exemple une résine thermodurcissable à base de formaldéhyde.
Pour former les trous débouchants 40P et 40T décrits ci-dessus, on peut usiner ces trous débouchants après le traitement thermique (étape F après l'étape E).
En alternative, les trous 40P et 40T peuvent être formés respectivement dans l'élément d'habillage 30 et dans la préforme 120, avant l'étape A. Dans ce cas, avant l'étape D, on obstrue chacun des trous débouchants 40P et 40T. Pour ce faire, on peut utiliser des pions qui peuvent en outre servir à centrer l'élément d'habillage 30 par rapport à la préforme 120. Dans ce cas, lors de l'étape D, les pions de centrage déterminent les bords définitifs des trous débouchants 40T.
La première résine et la deuxième résine peuvent être des résines identiques ou différentes, pourvu que la masse volumique du matériau constituant l'élément d'habillage 30 soit strictement inférieure à la masse volumique après le traitement thermique du matériau composite constituant la partie de la plateforme 21 située en regard de l'élément d'habillage 30.
La présente invention ne se limite bien sûr pas à des aubes composites pour redresseur, et peut également être appliquée à d'autres types d'aubes composites.
On va maintenant décrire, à l'aide des figures 7 et 8, une aube en matériau composite selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques au premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques et ne sont pas décrits à nouveau. Les éléments différents portent des références numériques augmentées de 500. L'aube en matériau composite 520 présente une plateforme de tête 550 formée sur l'extrémité du profilé 22 située du côté opposé à la plateforme 21. La plateforme de tête 550 s'étend le long de ladite extrémité du profilé 22 et présente une largeur plus importante (par exemple au moins 2 fois plus importante) que ladite extrémité. Dans ce qui suit, « largeur » d'un élément désigne la longueur de cet élément selon la direction transversale Dt du profilé 22.
La plateforme de tête 550 présente des éléments de fixation 560 pour fixer l'aube 520 au corps annulaire externe 14. Ainsi, une fois installée dans la turbomachine 1, l'aube 520 est fixée à la fois au corps annulaire interne 12 et au corps annulaire externe 14.
Pour obtenir l'aube 520, on fournit une préforme 620 et l'élément d'habillage 30, et on suit les étapes A à E décrites ci-dessus.
La préforme 620 est identique à la préforme 120, sauf en ce qu'elle comprend en outre une portion de plateforme de tête 650 formée sur l'extrémité de la portion de profilé 122, du côté opposé à la portion de plateforme 121. La portion de plateforme de tête 650 s'étend le long de ladite extrémité de la portion de profilé 122 et présente une largeur plus importante (par exemple au moins 2 fois plus importante) que ladite extrémité.
Après l'étape E, la portion de plateforme de tête 650 de la préforme 620, après avoir été imprégnée de résine et après que la résine a été durcie, forme la plateforme de tête 550.
Lors de l'étape B, si l'élément d'habillage 30 est formé à partir d'une seule partie comportant un espace 32 pour faire passer la portion de profilé 122, cet espace 32 a une taille suffisante pour que la portion de plateforme de tête 650 puisse passer à travers l'espace 32. Lors de l'étape D, l'espace 32 est comblé par de la première résine 593, laquelle durcit pendant l'étape E.
Après l'étape E, on peut procéder à l'étape F.
Les éléments de fixation 560 peuvent être rapportés et fixés à l'aube après l'étape E de durcissement de la première résine, ou être obtenus à partir de portions d'éléments de fixation 660 prévus sur la portion de plateforme de tête 650.
En variante de ce mode de réalisation, la préforme 620 peut être fournie avec deux pans formés de part et d'autre de l'extrémité de la portion de profilé 122 située du côté opposé à la portion de plateforme 121, ces deux pans étant initialement dans le plan de la portion de profilé 122, au lieu d'une portion de plateforme de tête 650 déjà formée.
Lors de l'étape B de disposition de l'élément d'habillage 30, l'extrémité de la portion de profilé 122 et les deux pans passent à travers l'espace 32. Après l'étape B et avant l'étape C, on délie et on rabat latéralement les deux pans, c'est-à-dire qu'on les fait passer du plan de la portion de profilé 122 à un plan sensiblement dans la direction Dt, de manière à obtenir la portion de plateforme de tête 650. On procède ensuite aux étapes C à E (et optionnellement à l'étape F) comme cela a été décrit précédemment.
Une aube en matériau composite selon un troisième mode de réalisation va maintenant être décrite à l'aide des figures 9 à 11. Les éléments identiques au premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques et ne sont pas décrits à nouveau. Les éléments différents portent des références numériques augmentées de 700. L'aube en matériau composite 720 présente, sur l'extrémité du profilé 22 opposée à la plateforme 21, un ou plusieurs éléments de fixation 755. Les éléments de fixation 755 sont par exemple des ailes transversales, qui sont des éléments discrets espacés sur ladite extrémité et présentent une largeur plus importante (par exemple au moins 2 fois plus importante) que ladite extrémité. Ici, « largeur » désigne la dimension des ailes transversales selon la direction transversale Dt du profilé 22.
Les éléments de fixation 755 assurent la fixation de l'aube 720 au corps annulaire externe 14. Ainsi, une fois installée dans la turbomachine I, l'aube 720 est fixée à la fois au corps annulaire interne 12 et au corps annulaire externe 14.
Pour obtenir l'aube 720, on fournit une préforme 820 et l'élément d'habillage 30, et on suit les étapes du procédé représenté sur la figure II.
On procède tout d'abord à l'étape A, en fournissant l'élément d'habillage 30 et la préforme 820. La préforme 820 est initialement identique à la préforme 120.
On dispose ensuite l'élément d'habillage 30 contre la portion de plateforme 121 (étape B), comme cela a été décrit ci-dessus.
Après l'étape B, on pourvoit l'extrémité de la portion de profilé 122 située du côté opposé à la portion de plateforme 121 de portions d'éléments de fixation 855 (étape BO. Pour ce faire, on ajoute les portions d'éléments de fixation 855 à la préforme 820, ou bien on conforme une partie de la préforme 820 de manière à obtenir les portions d'éléments de fixation 855. Lorsque la préforme 820 est une préforme fibreuse, les portions d'élément de fixation 855 sont obtenues par ajout de fibres de même nature que les fibres constituant la préforme fibreuse, ou bien par rabattement des fibres constituant la préforme fibreuse. Après l'étape B', on procède aux étapes C à E décrites ci-dessus, et éventuellement à l'étape F.
Dans ce qui précède, on a décrit une configuration où l'aube est fixée au corps annulaire interne 12 via la plateforme 21, et optionnellement au corps annulaire externe 14 via une plateforme de tête ou des éléments de fixation. Cependant, l'aube peut également être fixée au corps annulaire externe 14 via la plateforme 21 et optionnellement au corps annulaire interne 12 via une plateforme de tête ou des éléments de fixation.
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'une aube (20 ; 520 ; 720) en matériau composite avec élément d'habillage (30), l'aube (20) comportant une plateforme (21) et un profilé (22) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la plateforme (21), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on fournit (A) un élément d'habillage (30) et une préforme (120 ; 620 ; 820) de l'aube, la préforme (120 ; 620 ; 820) comprenant une portion de plateforme (121) et une portion de profilé (122) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la portion de plateforme (121) ; on dispose (B) l'élément d'habillage (30) contre la portion de plateforme (121) de manière à obtenir un assemblage ; on place (C) ledit assemblage dans un moule ; on injecte (D) une première résine dans le moule de sorte que ladite résine imprègne et recouvre la préforme (120 ; 620 ; 820) et recouvre au moins une partie de l'élément d'habillage (30) ; et on effectue (E) un traitement thermique afin de faire durcir la première résine.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élément d'habillage (30) est réalisé dans un matériau dont la masse volumique est strictement inférieure à la masse volumique après le traitement thermique du matériau composite constituant la partie de la plateforme (21) située en regard de l'élément d'habillage (30).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément d'habillage (30) comprend au moins deux parties disjointes (30A, 30B) qui, lorsque l'élément d'habillage (30) est disposé contre la portion de plateforme (121), délimitent un espace (32) par lequel passe la portion de profilé (122).
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la portion de plateforme (121) comprend deux faces opposées (1211, 1212), et dans lequel on dispose l'élément d'habillage (30) sur la face (1212) de la portion de plateforme (121) disposée du côté de la portion de profilé (122).
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel après le traitement thermique (E), on usine une pluralité de trous débouchants de serrage (40T) dans la plateforme (21) et une pluralité de trous débouchants de passage (40P) dans l'élément d'habillage (30), chaque trou débouchant de passage (40P) étant disposé en regard d'un trou débouchant de serrage (40T) correspondant et ayant un diamètre (P) strictement supérieur au diamètre (T) du trou débouchant de serrage (40T) correspondant.
  6. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'élément d'habillage (30) comprend une pluralité de trous débouchants de passage (40P) et la portion de plateforme (121) comprend une pluralité de trous débouchants de serrage (40T), chaque trou débouchant de passage (40P) étant disposé en regard d'un trou débouchant de serrage (40T) correspondant et ayant un diamètre (P) strictement supérieur au diamètre (T) du trou débouchant de serrage correspondant (40T), et dans lequel, avant d'injecter (E) la première résine dans le moule, on obstrue chaque trou débouchant de passage et chaque trou débouchant de serrage.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la préforme (120) est une préforme fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première résine est une résine thermodurcissable, et l'élément d'habillage (30) est constitué par un matériau composite comprenant une deuxième résine thermoplastique.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la deuxième résine est une résine polyétherimide.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la préforme (620) fournie comprend une portion de plateforme de tête (650) formée sur l'extrémité de la portion de profilé (122) située du côté opposé à la portion de plateforme (121).
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel après avoir disposé l'élément d'habillage (30) contre la portion de plateforme (121), on pourvoit (B^ l'extrémité de la portion de profilé (122) située du côté opposé à la portion de plateforme (121) de portions d'élément de fixation (855).
  12. 12. Aube (20 ; 520 ; 720) en matériau composite, comprenant une préforme (120) imprégnée d'une première résine durcie et définissant une plateforme (21) et un profilé (22) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la plateforme (21), l'aube étant caractérisée en ce qu'un élément d'habillage (30) est fixé sur une partie de la plateforme (21) par la première résine durcie, et recouvert au moins partiellement par ladite première résine durcie.
  13. 13. Aube en matériau composite selon la revendication 12, dans laquelle l'élément d'habillage (30) est réalisé dans un matériau dont la masse volumique est strictement inférieure à la masse volumique du matériau composite constituant la partie de la plateforme (21) située en regard de l'élément d'habillage (30).
  14. 14. Aube en matériau composite selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle l'élément d'habillage (30) est formé à partir d'au moins deux parties disjointes (30A, 30B) qui délimitent un espace (32) par lequel passe le profilé (22).
  15. 15. Aube en matériau composite selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans laquelle la plateforme (21) comprend deux faces opposées (211, 212), et dans laquelle l'élément d'habillage est fixé sur la face de la plateforme (212) disposée du côté du profilé (22).
  16. 16. Aube en matériau composite selon la revendication 15, dans laquelle : la plateforme (21) comprend une pluralité de trous débouchants de serrage (40T) ; l'élément d'habillage (30) comprend une pluralité de trous débouchants de passage (40P) ; et chaque trou débouchant de passage (40P) est disposé en regard d'un trou débouchant de serrage (40T) correspondant et a un diamètre (P) strictement supérieur au diamètre (T) du trou débouchant de serrage (40T) correspondant.
  17. 17. Aube en matériau composite selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel le matériau constituant l'élément d'habillage (30) est un matériau composite comprenant une deuxième résine, la deuxième résine étant une résine thermoplastique.
  18. 18. Aube en matériau composite selon la revendication 17, dans laquelle la deuxième résine est une résine polyétherimide.
  19. 19. Aube en matériau composite (520) selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, comprenant en outre une plateforme de tête (550) formée sur l'extrémité du profilé (22) située du côté opposé à la plateforme (21).
  20. 20. Aube en matériau composite (720) selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, comprenant en outre au moins un élément de fixation (755) formé sur l'extrémité du profilé (22) située du côté opposé à la plateforme (21).
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