FR3084920A1 - Aube pour soufflante de turbomachine d'aeronef comportant au moins un organe d'amortissement - Google Patents

Abstract

Une aube (4) pour soufflante (2) de turbomachine d'aéronef, l'aube (4) comprenant successivement un pied de montage (41) configuré pour être monté axialement selon un axe X, une plateforme (42) et une pale de déviation d'air (43) s'étendant radialement par rapport à l'axe X, la plateforme (42) comportant un premier bord latéral (5) et un deuxième bord latéral (6), l'aube (4) comportant au moins un organe d'amortissement (71) positionné dans le deuxième bord latéral (6) et configuré pour entrer en contact avec une plateforme d'une aube adjacente.

Description

AUBE POUR SOUFFLANTE DE TURBOMACHINE D’AERONEF COMPORTANT AU MOINS UN ORGANE D’AMORTISSEMENT

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR

La présente invention concerne le domaine des turbomachines utilisées pour la propulsion d’un aéronef et, notamment des turbomachines comportant des aubes de soufflante.

De manière connue, une turbomachine d’aéronef s’étend longitudinalement selon un axe X et permet de déplacer l’aéronef à partir d’un flux d’air entrant dans la turbomachine et circulant d’amont en aval. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à l’axe X orienté d’amont en aval. De même, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis selon la direction radiale par rapport à l’axe longitudinal X. De manière connue, la turbomachine comprend un compresseur, une chambre de combustion et une turbine pour entraîner en rotation le compresseur. La turbomachine comporte une soufflante amont qui est solidaire du compresseur et qui permet d’accélérer le flux d’air de l’amont vers l’aval dans la turbomachine.

La soufflante comprend un disque, solidaire en rotation d’un arbre du compresseur, comprenant des logements, répartis à la périphérie du disque, dans lesquels sont respectivement montées des aubes par insertion axiale selon l’axe X. Les aubes s’étendent dans un même plan transversal à l’axe X.

De manière préférée, chaque aube s’étend radialement par rapport à l’axe X et comprend successivement un pied de montage, radialement intérieur, configuré pour être monté dans un desdits logements du disque, une plateforme et une pale radiale de déviation d’air, radialement extérieure. Chaque plateforme permet de maintenir à distance une aube prédéterminée par rapport aux aubes adjacentes. Ainsi, lesdites plateformes permettent d’écarter physiquement les aubes qui sont montées dans un même plan transversal. Les plateformes remplissent par ailleurs une fonction aérodynamique en formant une paroi périphérique radialement intérieure de la veine d’air dans laquelle s’étendent les pales des aubes.

Lors du fonctionnement de la turbomachine, le disque de soufflante est entraîné en rotation autour de l’axe X de la turbomachine. Les aubes de la soufflante sont entraînées en rotation et, sous l’effet de la force centrifuge, chaque aube de la soufflante est « centrifugée » radialement vers l’extérieur dans son logement. Le montage du pied de l’aube dans un logement du disque permet de retenir radialement l’aube et de bloquer sa position. En fonctionnement, les aubes de soufflante sont écartées sous l’effet de la force centrifuge et n’entrent pas en contact les unes avec les autres.

Lorsque la turbomachine est arrêtée, la soufflante peut néanmoins être entraînée en rotation sous l’effet du vent circulant dans la turbomachine. Ce phénomène de rotation est connu de l’homme du métier sous la désignation de « windmilling » en anglais. En pratique, la vitesse de rotation de la soufflante générée par ce phénomène est lente et la force centrifuge n’est pas assez importante pour bloquer les aubes de soufflante dans leurs logements respectifs. Aussi, les aubes peuvent se déplacer dans leurs logements lors de la rotation et entrer en contact les unes avec les autres, provoquant des contacts bruyants ou cliquetis entre les plateformes des aubes et donc une nuisance sonore. Ce type de bruit métallique est désagréable et peut induire une gêne pour des utilisateurs de l’aéronef, ceux-ci pouvant penser à tort que la turbomachine est défectueuse. En outre, de tels contacts sont susceptibles d’accélérer l’usure des aubes.

Une solution immédiate pour réduire cet inconvénient serait de bloquer les pieds des aubes dans les logements. Cependant, une telle solution complexifie de manière importante le montage des aubes et ne permet pas un positionnement optimal des aubes lorsque la turbomachine est en fonctionnement.

L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une turbomachine de structure améliorée permettant d’éviter cette nuisance sonore tout en permettant un montage aisé des aubes de soufflante.

De manière incidente, on connaît dans l’art antérieur, par le document FR2968363A1, une turbomachine comprenant un disque de rotor comportant des pions anti-usure pour limiter une usure axiale à l’interface entre une aube de soufflante et un disque de rotor. De tels pions ne permettent pas de réduire les nuisances sonores générées par des contacts entre des aubes adjacentes de soufflante.

Par ailleurs, on connaît, par le document FR2987086A1, une turbomachine comprenant un disque, des aubes intercalées avec des plateformes inter-aubes, fixes et indépendantes des aubes, et des joints linéaires. Lesdits joints linéaires s’étendent selon une direction longitudinale et sont configurés pour être placés entre chaque aube et chacune des plateformes inter-aubes qui lui est adjacente. De tels joints linéaires ne permettent pas de réduire les nuisances sonores générées par des contacts entre des aubes adjacentes de soufflante.

PRESENTATION GENERALE DE L’INVENTION

L’invention concerne une aube pour soufflante de turbomachine d’aéronef, l’aube comprenant successivement un pied de montage configuré pour être monté axialement selon un axe X, une plateforme et une pale de déviation d’air s’étendant radialement par rapport à l’axe X, la plateforme comportant un premier bord latéral et un deuxième bord latéral.

L’invention est remarquable par le fait que l’aube comporte au moins un organe d’amortissement positionné dans le deuxième bord latéral et configuré pour entrer en contact avec une plateforme d’une aube adjacente.

Grâce à l’invention, les nuisances sonores dues aux contacts entre les plateformes adjacentes sont évitées lorsque la turbomachine est à l’arrêt. Sous l’effet du vent, l’organe d’amortissement entre en contact latéralement avec une plateforme d’une aube adjacente, ce qui évite tout bruit lors du contact entre les aubes. De manière avantageuse, une aube selon l’art antérieur peut être modifiée de manière pratique pour intégrer un organe d’amortissement et posséder des caractéristiques avantageuses.

De préférence, le deuxième bord latéral comporte au moins un logement dans lequel est monté l’organe d’amortissement. La présence d’un logement permet de positionner l’organe d’amortissement de manière précise. En outre, en cas d’usure, l’organe d’amortissement peut être aisément remplacé par un opérateur.

De manière préférée, le deuxième bord latéral comportant au moins une zone épaissie, le logement est formé dans la zone épaissie. Une telle zone épaissie permet de former un logement de dimensions suffisantes sans affecter la résistance mécanique du deuxième bord latéral. L’épaisseur du deuxième bord latéral est définie selon une direction sensiblement radiale.

Selon un aspect de l’invention, le deuxième bord latéral s’étendant longitudinalement selon un axe L, le logement se présente sous la forme d’une rainure s’étendant, de préférence, parallèlement audit axe L. Ainsi, l’organe d’amortissement permet d’offrir un amortissement à l’interface entre les plateformes. L’amortissement est optimal même si la longueur de l’organe d’amortissement est faible au regard de la longueur du deuxième bord latéral. L’organe d’amortissement peut être monté de manière rapide et pratique dans la rainure. De préférence, la rainure est formée sur toute la longueur, définie selon l’axe L, de la zone épaissie.

De préférence, l’organe d’amortissement se présente sous la forme d’un cylindre, de préférence, de section circulaire. Un tel organe d’amortissement possède un coût de revient limité.

Selon un autre aspect de l’invention, le logement se présente sous la forme d’une ouverture cylindrique s’étendant, de préférence, orthogonalementà l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral. Ainsi, l’organe d’amortissement peut être monté de manière pratique par collage, par insertion en force ou analogue. De manière préférée, l’ouverture cylindrique s’étend sur 30% à 60% de l’épaisseur de la zone épaissie.

De préférence, l’organe d’amortissement se présente sous la forme d’un pion. Un tel pion présente une masse réduite tout en étant apte à se déformer élastiquement pour amortir un choc.

De manière préférée, l’organe d’amortissement est en matériau élastomère qui présente ainsi une élasticité optimale pour amortir des chocs répétés.

De manière préférée, l’aube comprend au moins deux organes d’amortissement positionnés dans le deuxième bord latéral et configurés pour entrer en contact avec une plateforme d’une aube adjacente. La présence de plusieurs organes d’amortissement permet de réaliser un amortissement optimal selon la longueur de la plateforme mais de manière discrète afin de ne pas pénaliser la masse de l’aube.

Selon un aspect préféré, les deux organes d’amortissement sont décalés axialement selon l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral. Ainsi, même si une portion du deuxième bord latéral entre en contact, celle-ci est amortie étant donné que les organes d’amortissement sont répartis sur la longueur du deuxième bord latéral.

De préférence, le premier bord latéral est dépourvu d’organe d’amortissement. Cela permet avantageusement de limiter le coût d’intégration d’un organe d’amortissement dans une aube.

De manière préférée, le ou les organes d’amortissement s’étendent sur moins de 40% de la longueur du deuxième bord latéral. Un tel organe d’amortissement permet de réaliser un amortissement discret, évitant d’augmenter la masse de l’aube.

L’invention concerne également une turbomachine pour aéronef s’étendant axialement selon un axe X et configurée pour accélérer un flux d’air d’amont vers l’aval afin de fournir une poussée, la turbomachine comprenant une soufflante comprenant un disque, adapté pour être entraîné en rotation selon l’axe X, comprenant des logements, répartis à la périphérie du disque, dans lesquels est monté au moins une aube telle que présentée précédemment. De préférence, une pluralité d’aubes telles que présentées précédemment sont montées dans les logements.

Grâce à l’invention, lorsque la turbomachine est à l’arrêt, les aubes adjacentes entrent en contact latéralement de manière amortie sans émettre de bruits.

PRESENTATION DES FIGURES

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’une turbomachine selon l’invention, la figure 2 est une vue schématique d’une aube de soufflante selon une première forme de réalisation selon l’invention, la figure 3 est une vue en coupe transversale schématique de l’interface entre deux plateformes d’aubes adjacentes selon la première forme de réalisation, la figure 4 est une vue tridimensionnelle de l’interface entre deux aubes adjacentes selon la première forme de réalisation, la figure 5 est une vue schématique d’une aube de soufflante selon une deuxième forme de réalisation selon l’invention et la figure 6 est une vue en coupe transversale schématique de l’interface entre deux plateformes d’aubes adjacentes selon la deuxième forme de réalisation.

Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.

DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE

En référence à la figure 1, il est représenté une turbomachine 10 s’étendant longitudinalement selon un axe X et permettant de déplacer l’aéronef à partir d’un flux d’air entrant dans la turbomachine 10 et circulant d’amont en aval. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à l’axe X orienté d’amont en aval. De même, les termes «intérieur» et « extérieur » sont définis selon la direction radiale par rapport à l’axe longitudinal X. De manière connue, la turbomachine 10 comprend un compresseur 11, une chambre de combustion 12 et une turbine 13 pour entraîner en rotation le compresseur 11. La turbomachine 10 comporte une soufflante amont 2 qui est solidaire du compresseur 11 et qui permet d’accélérer le flux d’air de l’amont vers l’aval dans la turbomachine 10.

La soufflante 2 comprend un disque 3, solidaire en rotation d’un arbre du compresseur 11, comprenant des logements 30, répartis à la périphérie du disque 3, dans lesquels sont respectivement montés des aubes 4 par insertion axiale selon l’axe X. Les aubes 4 s’étendent dans un même plan transversal à l’axe X. Dans cet exemple, les aubes 4 de la soufflante 2 sont identiques mais il va de soi qu’elles pourraient être différentes. Par souci de clarté et de concision, une seule aube 4 va être dorénavant présentée.

En référence à la figure 2, chaque aube 4 s’étend longitudinalement selon une direction radiale et comprend successivement un pied de montage 41 configuré pour être montée axialement selon un axe X dans un logement 30 du disque 3 de soufflante 2, une plateforme 42 et une pale de déviation d’air 43 s’étendant radialement par rapport à l’axe X. L’aube 4 s’étend radialement en position montée. Le pied de montage 41 est ainsi qualifié de radialement intérieur tandis que la pale de déviation d’air 43 est qualifiée de radialement extérieure.

La plateforme 42 comportant un premier bord latéral 5 et un deuxième bord latéral 6 qui sont opposés. Comme illustré à la figure 3, le deuxième bord latéral 6 d’une aube prédéterminée 4 est configurée pour entrer en contact avec le premier bord latéral 5’ d’une autre aube adjacente 4’. De manière analogue, le premier bord latéral 5 d’une aube prédéterminée 4 est configurée pour entrer en contact avec le deuxième bord latéral 6’ d’une autre aube adjacente 4’ (non représenté).

Selon l’invention, l’aube 4 comporte au moins un organe d’amortissement positionné dans le deuxième bord latéral 6 et configuré pour entrer en contact avec une plateforme 42’ d’une aube adjacente 4’. Grâce à l’invention, lorsque les aubes 4 sont entraînées par le vent, phénomène connu sous sa désignation anglaise « windmilling », les plateformes 42, 42’ d’aubes adjacentes 4, 4’ ne s’entrechoquent plus, l’organe d’amortissement venant atténuer tout bruit métallique.

En référence aux figures 2 à 6, il est représenté deux formes de réalisation d’une aube 4 selon l’invention.

Comme illustré à la figure 2, le deuxième bord latéral 6 s’étend longitudinalement selon un axe L qui est, dans cet exemple, oblique par rapport à l’axe X. Dans cette forme de réalisation, le deuxième bord latéral 6 ne possède pas une épaisseur constante sur sa longueur mais comporte des zones épaissies qui sont désignées par la suite zones épaissies 61, 62. L’épaisseur du deuxième bord latéral 6 est définie selon une direction sensiblement radiale. De telles zones épaissies 61,62 sont connues de l’antérieur et permettent d’offrir une zone privilégiée de contact entre deux plateformes adjacentes.

Dans cet exemple, il est représenté deux zones épaissies 61, 62 distantes selon l’axe L mais il va de soi que leur nombre pourrait varier. De même, il est représenté des zones épaissies 61, 62 en forme de trapèze mais il va de soi que d’autres formes pourraient convenir, en particulier, une forme de lobe.

Dans chaque forme de réalisation, l’aube 4 comporte deux organes d’amortissement 71, 81 qui sont positionnés dans le deuxième bord latéral 6 de la plateforme 42 et configurés pour entrer en contact avec une plateforme 42’ d’une aube adjacente 4’. Ainsi, lorsque la turbomachine est à l’arrêt, l’aube 4 est montée avec un jeu dans son logement 30 et peut s’incliner sous l’effet du vent (phénomène de « windmilling ») et entrer en contact de manière amortie avec une aube adjacente 4’. Tout contact métallique source de nuisance sonore et d’usure prématurée est avantageusement évité.

En particulier, dans cette forme de réalisation, les deux organes d’amortissement 71, 81 sont respectivement montés dans les deux zones épaissies 61, 62. Du fait de leur épaisseur augmentée, elles permettent d’accueillir les deux organes d’amortissement 71, 81 sans affecter la résistance mécanique du deuxième bord latéral 6.

Aux figures 2 à 6, l’aube 4 comporte deux organes d’amortissement 71,81 mais il va de soi qu’elle pourrait en comprendre qu’un unique. De même, l’aube 4 ne comporte que des organes d’amortissement 71, 81 positionnés sur le deuxième bord latéral 6 mais il va de soi que des organes d’amortissement 71, 81 pourraient être positionnés sur les deux bords latéraux 5, 6, en nombres égaux ou différents.

De manière préférée, les deux organes d’amortissement 71, 81 sont décalés axialement selon l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral 6 de manière à permettre d’amortir différentes portions du deuxième bord latéral 6.

Comme illustré aux figures 2 à 6, les organes d’amortissement 71, 81 s’étendent sur moins de 40% de la longueur du deuxième bord latéral 6. Ainsi, les organes d’amortissement 71, 81 peuvent être intégrés de manière pratique sans pénaliser la masse de l’aube 4. Autrement dit, la longueur totale d’amortissement est inférieure à 40% de la longueur du deuxième bord latéral 6.

Comme cela va être présenté par la suite, le deuxième bord latéral 6 comporte deux logements 70, 80 dans lequel sont montés les deux organes d’amortissement 71, 81. Dans cet exemple, le premier organe d’amortissement 71 est monté par collage tandis que le deuxième organe d’amortissement 81 est monté par insertion en force. De manière avantageuse, chaque organe d’amortissement 71, 81 peut être monté à température ambiante. De manière préférée, chaque logement 71, 81 est formé dans une paroi 60 d’une zone épaissie 61, 62 qui s’étend orthogonalement à la plateforme 42. De manière pratique, les logements 70, 80 peuvent être réalisés dans une aube selon l’art antérieur, en particulier, par usinage.

Selon une première forme de réalisation, en référence aux figures 2 à 4, chaque organe d’amortissement 71 se présente sous la forme d’un cylindre s’étendant parallèlement à l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral 6. Dans cet exemple, chaque organe d’amortissement 71 se présente sous la forme d’un cylindre de section circulaire.

Comme illustré à la figure 2, chaque logement 70 se présente sous la forme d’une rainure s’étendant parallèlement à l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral 6. En position montée, chaque organe d’amortissement 71 s’étend en saillie de son logement de manière à pouvoir entrer en contact avec un premier bord latéral 5’ d’une plateforme 42’ d’une aube adjacente 4’ comme représenté aux figures 3 et 4.

En référence à la figure 2, des rainures 70 sont formées dans chaque zone épaissie 61, 62 du deuxième bord latéral 6. De manière préférée, chaque rainure 70 est formée sur toute la longueur de la zone épaissie 61, 62, la longueur d’une zone épaissie 61, 62 étant définie selon l’axe L.

Dans cet exemple, les extrémités des rainures 70 sont ouvertes mais il va de soi qu’une ou plusieurs extrémités pourraient être fermées.

Selon une deuxième forme de réalisation, en référence aux figures 5 à 6, chaque organe d’amortissement 81 se présente sous la forme d’un cylindre s’étendant orthogonalement à l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral 6. Dans cet exemple, chaque organe d’amortissement 81 se présente sous la forme d’un pion de section circulaire.

Comme illustré à la figure 5, chaque logement 80 se présente sous la forme d’une ouverture cylindrique borgne s’étendant orthogonalement au deuxième bord latéral 6.

En référence à la figure 5, des ouvertures cylindriques 80 sont formées dans chaque zone épaissie 61, 62 du deuxième bord latéral 6. De manière préférée, chaque ouverture cylindrique 80 s’étend sur 30% à 60% de l’épaisseur de la zone épaissie 61, 62, l’épaisseur d’une zone épaissie 61,62 étant définie sensiblement selon la direction radiale. La résistance mécanique du 5 deuxième bord latéral 6 n’est pas affectée.

En position montée, chaque organe d’amortissement 81 s’étend en saillie de son logement 80 de manière à pouvoir entrer en contact avec un premier bord latéral 5’ d’une plateforme 42’ d’une aube adjacente 4’ comme représenté à la figure 6.

Grâce à l’invention, tout nuisance sonore, cliquetis ou usure indésirable est supprimé de manière pratique. De manière avantageuse, une aube selon l’art antérieur peut être adaptée de manière pratique pour bénéficier des nombreux avantages de l’invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Aube (4) pour soufflante (2) de turbomachine (10) d’aéronef, l’aube (4) comprenant successivement un pied de montage (41) configuré pour être monté axialement selon un axe X, une plateforme (42) et une pale de déviation d’air (43) s’étendant radialement par rapport à l’axe X, la plateforme (42) comportant un premier bord latéral (5) et un deuxième bord latéral (6), aube caractérisée par le fait qu’elle comporte au moins un organe d’amortissement (71, 81) positionné dans le deuxième bord latéral (6) et configuré pour entrer en contact avec une plateforme (42’) d’une aube adjacente (4’).
2. 2. Aube selon la revendication 1, dans laquelle le deuxième bord latéral (6) comporte au moins un logement (70, 80) dans lequel est monté l’organe d’amortissement (71, 81).
3. 3. Aube selon la revendication 2, dans laquelle, le deuxième bord latéral (6) comportant au moins une zone épaissie (61, 62), le logement (70, 80) est formé dans la zone épaissie (61,62).
4. 4. Aube selon l’une des revendications 2 à 3, dans laquelle, le deuxième bord latéral (6) s’étendant longitudinalement selon un axe L, le logement se présente sous la forme d’une rainure (70) s’étendant, de préférence, parallèlement audit axe L.
5. 5. Aube selon l’une des revendications 2 à 4, dans laquelle l’organe d’amortissement (71, 81) se présente sous la forme d’un cylindre, de préférence, de section circulaire.
6. 6. Aube selon la revendication 2 à 3, dans laquelle le logement se présente sous la forme d’une ouverture cylindrique (80) s’étendant, de préférence, orthogonalement à l’axe L selon lequel s’étend le deuxième bord latéral (6).
7. 7. Aube selon l’une des revendications 2 ou 6, dans laquelle l’organe d’amortissement (81) se présente sous la forme d’un pion.
8. 8. Aube selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant au moins deux organes d’amortissement (71, 81) positionnés dans le deuxième bord latéral (6) et configurés pour entrer en contact avec une plateforme (42’) d’une aube adjacente (4’).
9. 9. Aube selon la revendication 8, dans laquelle, le deuxième bord latéral (6) s’étendant longitudinalement selon un axe L, les deux organes d’amortissement (71,81) sont décalés axialement selon ledit axe L.

   5
10. 10. Turbomachine (10) pour aéronef s’étendant axialement selon un axe X et configurée pour accélérer un flux d’air d’amont vers l’aval afin de fournir une poussée, la turbomachine (10) comprenant une soufflante (2) comprenant un disque (3), adapté pour être entraîné en rotation selon l’axe X, comprenant des logements (30), répartis à la périphérie du disque (3), dans lesquels est monté au moins une aube (4) selon l’une des revendications 10 1 à 9.