FR3114347A1 - Aube de soufflante comprenant un système anti-pivotement amélioré - Google Patents

Aube de soufflante comprenant un système anti-pivotement amélioré Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne une aube (7) d’une partie tournante d’une turbomachine comprenant :- un insert (30) disposé dans la cavité (28) de la pièce d’attache (9) de pied d’aube de l’aube (7), ledit insert (30) étant rapporté et fixé sur la partie de pied (22) de l’aube (7), - un premier logement (18) formé dans la pièce d’attache (9),- un deuxième logement (19) formé dans l’insert (30), et - une cale (40) présentant une portion d’ancrage (41) logée avec serrage dans le premier logement (18) et une portion de retenue (43) logée dans le deuxième logement (19) raccordées par une portion fusible (42) formant une zone mécaniquement affaiblie de la cale (40) qui est configurée pour rompre lorsqu’un effort supérieur à un seuil prédéterminé est appliqué à la partie de pale (21). Figure pour l’abrégé : Fig. 3a

Description

Aube de soufflante comprenant un système anti-pivotement amélioré
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne une aube comprenant une structure en matériau composite.
L’invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, une aube destinée à être utilisée dans un rotor de soufflante non-carénée de moteur d’aéronef (tels qu’un moteur de type « Open Rotor » (c’est-à-dire dont la soufflante n’est pas carénée présentant deux hélices tournantes ou un moteur de type USF pour « Unducted Single Fan ») présentant un aubage mobile et un aubage fixe ou un turbopropulseur présentant une architecture avec une seule hélice), dans un rotor de soufflante carénée de moteur d’aéronef comprenant un système de calage variable et dont la soufflante a une faible vitesse ou dans un rotor d’éolienne.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L’intérêt des moteurs à soufflante non-carénée est que le diamètre de la soufflante n’est pas limité par la présence d’un carénage, de sorte qu’il est possible de concevoir un moteur présentant un fort taux de dilution, et par conséquent une consommation réduite de carburant.
Ainsi, dans ce type de moteur, les aubes de la soufflante peuvent présenter une grande envergure.
De plus, ces moteurs comprennent généralement un mécanisme permettant de modifier l’angle de calage des aubes afin d’adapter la poussée générée par la soufflante en fonction des différentes phases de vol.
Cependant, la conception de telles aubes nécessite de prendre en compte des contraintes antagonistes.
D’un côté, le dimensionnement de ces aubes doit permettre des performances aérodynamiques optimales (maximiser le rendement et fournir la poussée tout en minimisant les pertes). L’amélioration des performances aérodynamiques de la soufflante tend vers une augmentation du taux de dilution (BPR), ce qui se traduit par une augmentation du diamètre externe, et donc de l’envergure de ces aubes.
D’un autre côté, il est également nécessaire de garantir une résistance aux contraintes mécaniques pouvant s’exercer sur ces aubes tout en limitant leur signature acoustique.
Par ailleurs, sur les architectures à soufflante non-carénée, le démarrage du moteur est généralement effectué avec un calage très ouvert. En effet, un calage très ouvert permet de consommer la puissance par le couple, ce qui assure la sécurité machine en garantissant des régimes de soufflante faibles.
Or, avec un calage très ouvert, les aubes subissent un écoulement aérodynamique turbulent, complètement décollé, qui génère une excitation vibratoire large bande. En particulier sur des aubes à large corde et de grande envergure, l’effort de flexion est intense, bien que le régime moteur ne soit pas maximal.
En fonctionnement normal, durant les phases au sol et en vol, le calage est modifié (l’angle de calage est plus fermé). L’écoulement aérodynamique est donc parfaitement sain (recollé au profil aérodynamique). Les sollicitations large bande disparaissent, le régime de rotation étant plus élevé, et l’effort de flexion est maitrisé.
Actuellement, ces aubes sont généralement réalisées en matériau métallique. Si les aubes en matériau métallique ont une bonne résistance mécanique, elles présentent toutefois l’inconvénient d’avoir une masse relativement importante.
Afin de réduire cette masse, il a donc été proposé de fabriquer ces aubes en matériau composite. Dans ce cas, le rotor de soufflante comprend un disque monté rotatif par rapport à la nacelle et une pluralité d’aubes de soufflante fixées au disque. De plus, chaque aube de soufflante comprend une pièce d’attache (ou moyeu) disposée en pied d’aube. La pièce d’attache est montée rotative par rapport au disque autour d’un axe de calage qui est radial. Plus précisément, la pièce d’attache est montée rotative à l’intérieur d’un logement ménagé dans le disque, par l’intermédiaires de billes ou d’autres éléments roulants pour assurer le rôle de pivot autour de l’axe de calage.
Toutefois, en cas d’ingestion d’oiseau, un effort tangentiel s’exerce sur l’aube et provoque sa flexion. Cette déformation structurale de l’aube est le principal mécanisme d’absorption de l’énergie cinétique du projectile transmise à l’aube. Il en résulte un moment qui s’exerce sur le pied de l’aube puisque celui-ci ne peut pivoter librement dans sa cavité, ce qui induit des contraintes importantes au niveau de l’échasse de l’aube et des efforts de contact importants entre le pied d’aube et le logement ménagé dans le disque. L’aube et la pièce d’attache doivent donc pouvoir supporter les efforts et les moments résultants d’une ingestion d’oiseau. Or, ces contraintes de dimensionnement amènent à des pièces massives.
Il a déjà été proposé dans le document US4047840 une solution connue sous le nom de « Swing Root » qui consiste à libérer la rotation de l’aube en cas d’ingestion d’oiseau afin que le travail de l’effort centrifuge devienne le principal mécanisme d’absorption d’énergie. L’ingestion d’oiseau est moins critique mais la gestion des jeux et des étanchéités entre l’aube et la veine aérodynamique devient plus complexe.
Les problématiques peuvent être similaires dans le cas de moteurs à soufflante à calage variable tout en étant carénée, en prenant en compte également les contraintes de gestion des jeux en tête d’aube au regard du carter correspondant.
Un but de l’invention est de proposer une aube qui puisse être réalisée en matériau composite et qui soit capable d’absorber l’énergie en cas d’ingestion d’oiseau.
Un autre but de l’invention est de proposer une aube capable de pivoter en cas d’ingestion d’oiseau, de manière analogue à ce qui est proposé dans la solution « Swing Root », tout en évitant une gestion complexe des jeux et des étanchéités entre l’aube et la veine aérodynamique.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention une aube d’une partie tournante d’une turbomachine comprenant :
- une partie de pale à profil aérodynamique et une partie de pied,
- une pièce d’attache de pied d’aube comprenant une paroi délimitant une cavité et une ouverture formée dans la paroi, la partie de pied d’aube étant située à l’intérieur de la cavité tandis que la partie de pale est située à l’extérieur de la pièce d’attache et,
- un système anti-pivotement configuré pour bloquer le pivotement de la partie de pied par rapport à la pièce d’attache.
Par ailleurs, le système anti-pivotement comprend :
- un insert disposé dans la cavité, ledit insert étant rapporté et fixé sur la partie de pied,
- un premier logement formé dans la pièce d’attache,
- un deuxième logement formé dans l’insert, et
- une cale présentant une portion d’ancrage logée avec serrage dans le premier logement et une portion de retenue logée dans le deuxième logement de sorte que la cale bloque l’insert en rotation par rapport à la pièce d’attache, la portion d’ancrage et la portion de retenue étant raccordées par une portion fusible formant une zone mécaniquement affaiblie de la cale qui est configurée pour rompre lorsqu’un effort supérieur à un seuil prédéterminé est appliqué à la partie de pale.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de l’aube selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- une face interne de la paroi de la pièce d’attache est sensiblement tubulaire et l’insert présente une face externe sensiblement tubulaire de taille et de forme complémentaire la face interne de la paroi, de sorte que la rupture de la portion fusible a pour effet d’autoriser un pivotement de l’insert dans la cavité ;
- la portion fusible et la portion de retenue forment un ergot de forme globalement allongée s’étendant sur tout ou partie d’une longueur axiale de la cale ;
- la portion d’ancrage de la cale comprend une plaque, la portion fusible et la portion de retenue s’étendant depuis la plaque ;
- l’insert comprend une série de deuxièmes logements et la cale comprend autant de portions de retenue, chaque portion de retenue étant logée dans un deuxième logement correspondant et étant raccordée à la plaque par l’intermédiaire d’une portion fusible correspondante ;
l’aube comprend une pluralité de premiers logements formés dans la pièce d’attache, une pluralité de deuxièmes logements formés dans l’insert et une pluralité de cales, chaque cale étant logée avec serrage dans un premier logement et dans un deuxième logement respectif ;
- la portion fusible est plus étroite que la portion d’ancrage et que la portion de retenue ; et/ou
- la partie de pale et la partie de pied forment une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux obtenu par tissage tridimensionnel et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux, et l’insert et/ou la cale sont métalliques.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un rotor d’une soufflante d’un moteur. Le rotor comprend un moyeu et des aubes s’étendant radialement à partir du moyeu qui sont conformes à l’aube de soufflante selon le premier aspect.
Optionnellement, chaque aube est montée rotative par rapport au moyeu autour d’un axe de calage respectif, le rotor comprenant en outre un mécanisme d’actionnement propre à être commandé pour faire tourner les aubes autour de leurs axes de calage de manière à modifier un angle de calage des aubes.
Selon un troisième aspect, l’invention propose une turbomachine comprenant un rotor de soufflante selon le deuxième aspect.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 représente de manière schématique un exemple de moteur incluant une soufflante non-carénée,
La figure 2 représente de manière schématique une aube de soufflante et un mécanisme d’actionnement permettant de modifier l’angle de calage des aubes de la soufflante,
La figure 3a est une vue en coupe partielle et schématique d’une aube de soufflante conforme à un premier mode de réalisation de l’invention,
La figure 3b est une vue en perspective de la cale de la figure 3a,
La figure 4 est une vue en perspective d’une cale d’une aube de soufflante conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention,
La figure 5 est une vue en coupe partielle et schématique d’une aube de soufflante conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur la figure 1, le moteur 1 représenté est un moteur de type « Open Rotor », en configuration couramment qualifiée de « pusher » (i.e. la soufflante non-carénée est placée à l’arrière du générateur de puissance avec une entrée d’air située sur le côté, à droite sur la figure 1).
Le moteur comprend une nacelle 2 destinée à être fixée à un fuselage d’un aéronef, et une soufflante 3 non-carénée. La soufflante 3 comprend deux rotors de soufflante contrarotatifs 4 et 5. Autrement dit, lorsque le moteur 1 est en fonctionnement, les rotors 4 et 5 sont entrainés en rotation par rapport à la nacelle 2 autour d’un même axe de rotation X (qui coïncide avec un axe principal du moteur), en sens opposés.
Dans l’exemple illustré sur la figure 1, le moteur 1 est un moteur de type « Open Rotor » en configuration « pusher » à rotors de soufflante contrarotatifs. Cependant, l’invention n’est pas limitée à cette configuration. L’invention s’applique également à des moteurs de type « Open Rotor » en configuration « puller » (i.e. la soufflante est placée en amont du générateur de puissance avec une entrée d’air située avant, entre ou juste derrière les deux rotors de soufflante).
En outre, l’invention s’applique également à des moteurs présentant des architectures différentes, telles qu’une architecture comprenant un rotor de soufflante comprenant des aubes mobiles et un stator de soufflante comprenant des aubes fixes, ou bien un unique rotor de soufflante. Le cas échéant l’invention s’applique également à des moteurs à soufflante à calage variable qui sont carénées.
L’invention est applicable à des architectures de type turbopropulseur (comprenant un unique rotor de soufflante).
Sur la figure 1, chaque rotor de soufflante 4, 5 comprend un moyeu 6 monté rotatif par rapport à la nacelle 2 et une pluralité d’aubes 7 fixées au moyeu 6. Les aubes 7 s’étendent sensiblement radialement par rapport à l’axe de rotation X du moyeu.
Comme illustré sur la figure 2, la soufflante 3 comprend en outre un mécanisme d’actionnement 8 permettant de modifier collectivement l’angle de calage des aubes des rotors, afin d’adapter les performances du moteur aux différentes phases de vol. A cet effet, chaque aube 7 comprend une pièce d’attache 9 disposée en pied d’aube. La pièce d’attache 9 est montée rotative par rapport au moyeu 6 autour d’un axe de calage Y. Plus précisément, la pièce d’attache 9 est montée rotative à l’intérieur d’un logement 10 ménagé dans le moyeu 6, par l’intermédiaires de billes 11 ou d’autres éléments roulants.
Le mécanisme d’actionnement 8 comprend un actionneur 13 comprenant un corps 12 fixé au moyeu 6 et une tige 14 propre à être entrainée en translation par rapport au corps 12. Le mécanisme d’actionnement 8 comprend en outre une glissière annulaire 15 montée solidaire de la tige 14 et un pion 16 monté solidaire de la pièce d’attache 9. Le pion 16 est propre à coulisser dans la glissière 15 et à tourner par rapport à la glissière 15, de manière à convertir un mouvement de translation de la tige 14 est un mouvement de rotation de la pièce d’attache 9, et par conséquent un mouvement de rotation de l’aube 7 par rapport au moyeu 6 autour de son axe de calage Y.
L’aube de soufflante 7 comprend une partie de pale 21 à profil aérodynamique, une partie de pied d’aube 22, une pièce d’attache 9 de la partie de pied d’aube 7 et un système anti-pivotement.
Dans une forme de réalisation, la partie de pale 21 et la partie de pied d’aube forme une structure métallique.
Dans une autre forme de réalisation, la partie de pale et la partie de pied d’aube font partie d’une structure en matériau composite, c’est-à-dire une structure comprenant un renfort fibreux obtenu par tissage tridimensionnel et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux.
Le renfort fibreux peut être formé à partir d’une préforme fibreuse en une seule pièce obtenue par tissage tridimensionnel ou multicouche avec épaisseur évolutive. Il peut notamment comprendre des fibres en carbone, en verre, aramide et/ou céramique. La matrice quant à elle est typiquement une matrice polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide, ou une matrice en carbone. L’aube 1 est alors formée par moulage au moyen d’un procédé d’injection sous vide de résine du type RTM (pour « Resin Transfer Moulding), ou encore VARRTM (pour Vacuum Resin Transfer Molding).
Le renfort fibreux est tissé de telle sorte qu’il comprend des fils de chaine qui s’étendent continument à la fois à l’intérieur de la partie de pale à profil aérodynamique 21 et à l’intérieur de la partie de pied d’aube 22.
La matrice qui enrobe les fils du renfort fibreux est formée en matière plastique, par exemple une résine type époxy.
Dans ce qui suit, pour simplifier la description, l’invention sera détaillée dans le cas d’une aube 7 comprenant une structure en matériau composite formant la partie de pale 21 et la partie de pied. Ceci n’est cependant pas limitatif, d’autres formes de réalisation étant envisagées.
La partie de pale 21 à profil aérodynamique est propre à être placée dans un flux d’air, lorsque le moteur est en fonctionnement, afin de générer une portance. La partie de pied d’aube 22 est destinée à permettre la fixation de la structure en matériau composite à la pièce d’attache 9.
La partie de pale 21 de l’aube 7 présente un bord d’attaque qui correspond à la partie antérieure du profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'intrados et en un écoulement extrados, un bord de fuite qui correspond à la partie postérieure du profil aérodynamique, un intrados et un extrados.
Dans ce qui suit, on désignera par axe longitudinal X de l’aube 7 l’axe qui passe par le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aube 7 et qui est sensiblement normal à l’axe de calage Y.
La pièce d’attache 9 est formée en métal, par exemple en acier martensitique. La pièce d’attache 9 comprend une paroi 25 présentant une surface externe ayant une forme de révolution. La surface externe présente deux gorges circulaires propres à former des chemins de roulement pour des billes ou d’autres éléments roulants.
La paroi 25 de la pièce d’attache 9 délimite une cavité 28 configurée pour loger la partie de pied d’aube 22. La paroi 25 présente une ouverture 29 en forme générale de rectangle dont la plus grande longueur s’étend globalement suivant l’axe X à travers laquelle s’étend la structure en matériau composite de telle sorte que la partie de pale 21 est située à l’extérieur de la pièce d’attache 9. Les dimensions de l’ouverture 29 sont choisies de sorte à empêcher la sortie de la partie de pied 22 de l’aube 7 par ladite ouverture 29. A cet effet, la paroi 25 de la pièce d’attache 9 forme un retour au niveau de l’ouverture 29.
Le système anti-pivotement est configuré pour empêcher le pivotement de l’aube 7 au sein de la pièce d’attache 9 lorsque l’aube 7 est intacte, c’est-à-dire en conditions normales de fonctionnement, hors ingestion d’objets, et pour libérer la rotation de l’aube 7 en cas d’ingestion d’oiseau afin que le travail de l’effort centrifuge devienne le principal mécanisme d’absorption de l’énergie d’impact. On notera qu’en conditions normales de fonctionnement, l’aube 7 peut être soumise à des efforts centrifuges importants, notamment en phase de décollage. Toutefois, dans ces conditions, le système anti-pivotement est dimensionné pour supporter ces efforts centrifuges et empêcher le pivotement de l’aube 7 au sein de la pièce d’attache 9.
A cet effet, le système anti-pivotement comprend :
- un insert 30 disposé dans la cavité 28, ledit insert 30 étant rapporté et fixé sur la partie de pied 22,
- un premier logement 18 formé dans la pièce d’attache 9,
- un deuxième logement 19 associé formé dans l’insert 30, et
- une cale 40 présentant une portion d’ancrage 41 logée avec serrage dans le premier logement 18 et une portion de retenue 43 logée dans le deuxième logement 19 de sorte que la cale 40 bloque l’insert 30 en rotation par rapport à la pièce d’attache 9, la portion d’ancrage 41 et la portion de retenue 43 étant raccordées par une portion fusible 42 formant une zone mécaniquement affaiblie de la cale 40 qui est configurée pour rompre lorsqu’un effort supérieur à un seuil prédéterminé est appliqué à la structure en matériau composite. Dans une forme de réalisation, la cale 40 forme une liaison encastrement entre l’insert 30 et la pièce d’attache 9.
Le système anti-pivotement permet ainsi de conserver les avantages du concept Swing Root en permettant le pivotement de l’aube 7 par rapport à la pièce d’attache 9 en cas d’ingestion d’oiseau, tout en évitant une gestion complexe des jeux et des étanchéités entre la partie de pied 22 et la veine aérodynamique grâce à la portion fusible 42 de la cale 40 qui limite le balancement de l’aube 7 en conditions normales de fonctionnement, i.e. lorsque l’aube 7 est intacte.
L’insert 30 est rapporté et fixé sur la partie de pied 22 de l’aube 7. Dans une forme de réalisation, l’insert 30 englobe sensiblement toute la partie de pied 22 de l’aube 7 qui est logée dans la cavité 28 de la pièce d’attache 9. Par ailleurs, l’insert 30 peut être appliqué avec serrage contre ladite partie de pied 22 : en d’autres termes, l’insert 30 est ajusté avec serrage (sans jeu) sur la partie de pied 22.
L’insert 30 est de préférence fixe par rapport à la cavité 28 en conditions de normales de fonctionnement et mobile en pivotement au sein de la cavité 28 en conditions dégradées de fonctionnement, lorsque l’aube 7 a subi un impact.
A cet effet, la face interne 25a de la paroi 25, qui délimite la cavité 28, est sensiblement tubulaire et présente un axe de révolution A globalement parallèlement à l’axe X, tandis que l’insert 30 présente une face externe 31 sensiblement tubulaire de taille et de forme complémentaire la face interne 25a de la paroi 25 et sensiblement coaxial à l’axe de révolution A de la face interne 25a de la paroi 25. Dans une forme de réalisation, la face externe 31 de l’insert 30 est en contact surfacique avec la face interne 25a de la paroi 25 de la pièce d’attache 9. En variante, un léger jeu peut être ménagé entre la face externe 31 de l’insert 30 et la face interne 25a de la paroi 25. Dans tous les cas, lorsque la portion fusible 42 de la cale 40 rompt, l’insert 30 est libéré et est capable de pivoter au sein de la cavité 28 autour de l’axe de révolution A.
L’insert 30 et la cale 40 peuvent être réalisés dans un ou des matériaux différents de la partie de pied 22 de l’aube 7. Dans une forme de réalisation, l’insert 30 et la cale 40 sont métalliques, par exemple en acier martensitique. Avantageusement, la réalisation de l’insert 30 et de la cale 40 dans du métal facilite et améliore le dimensionnement du système anti-pivotement dans la mesure où leur résistante à la rupture est bien définie. Par ailleurs, elle permet de réduire les tolérances de fabrication et d’améliorer la transmission des efforts entre l’insert 30 et la cale 40. On notera toutefois que d’autres matériaux que le métal sont envisageables.
Dans une première forme de réalisation, la cale 40 comprend une plaque 44 logée dans le premier logement 18 de la pièce d’attache 9 et un ergot 45 s’étendant depuis la plaque 44 et logé dans le deuxième logement 19 de l’insert 30. La plaque 44 correspond donc à la portion d’ancrage 41 tandis que l’ergot 45 correspond à la portion de retenue 43 et à la portion fusible 42. La mise en œuvre d’une cale 40 dont la portion d’ancrage 41 comprend une plaque 44 présente l’avantage de réduire les risques que la cale 40 endommage la pièce d’attache 9 par matage en cas d’ingestion d’oiseau. Il en découle qu’en cas d’ingestion, les risques que la pièce d’attache 9 soit endommagée sont faibles, de sorte que seuls la cale 40, la structure en matériau composite et éventuellement l’insert 30 doivent être remplacés.
La face interne de la plaque 44, qui débouche dans la cavité 28 et depuis laquelle s’étend l’ergot 45, affleure la face interne de la paroi 25. Dans le cas où la face interne 25a de la pièce d’attache 9 est sensiblement tubulaire, la face interne de la plaque 44 présente une section incurvée dont le rayon de courbure est sensiblement égal à celui de la face interne 25a de la paroi 25 de sorte à s’étendre dans son prolongement en suivant globalement la forme de ladite face interne 25a (voir Figures 3a et 3b). L’ergot 45 s’étend alors depuis la plaque 44 suivant une direction sensiblement radiale par rapport à l’axe de révolution A de la paroi 25.
La cale 40 peut comprendre un ou plusieurs ergots 45 s’étendant depuis la plaque 44. La pièce d’attache 9 et l’insert 30 comprennent alors autant de premier(s) et de deuxième(s) logement(s) 18, 19, respectivement, afin de recevoir chacun un ergot 45.
Par exemple, la cale 40 peut comprendre plusieurs rangées d’ergots 45 réparties le long de l’axe X, chaque rangée pouvant comprendre un ou plusieurs ergots 45. Optionnellement, des évidements 46, éventuellement traversants, peuvent être formés entre deux rangées successives afin de réduire la masse de l’aube 7. Le dimensionnement de ces évidements est déterminé en tenant compte de la raideur de la plaque 44 afin de garantir la capacité de ladite plaque 44 à bloquer en pivotement sans rompre l’insert 30 par rapport à la pièce d’attache 9 dans les conditions normales de fonctionnement. Ainsi, on a illustré sur la Figure 3b un exemple de cale 40 comprenant une plaque 44 et quatre rangées d’ergots 45 comprenant chacune deux ergots 45, les rangées étant séparées deux à deux par un évidement 46 traversant.
En variante, la cale 40 comprend au moins un ergot 45 globalement allongé qui s’étend depuis la face interne de la plaque 44 le long de l’axe, sur tout ou partie de la longueur axiale de la plaque 44. Le ou les ergots 45 peuvent être rectilignes, incurvés, sinusoïdaux, etc. Le cas échéant, la cale 40 peut ne comprendre qu’un seul ergot 45 allongé. Ainsi, on a illustré sur la figure 4 un exemple de cale 40 comprenant une plaque 44 et un unique ergot 45 rectiligne s’étendant sur toute la longueur axiale de la plaque 44.
Dans une deuxième forme de réalisation illustrée en figure 5, l’aube 7 comprend une pluralité de premiers logements 18 formés dans la pièce d’attache 9, une pluralité de deuxièmes logements 19 formés dans l’insert 30 et une pluralité de cales 40, chaque cale 40 étant logée avec serrage dans un premier logement 18 et dans un deuxième logement 19 associé. Les cales 40 présentent alors globalement la forme de clavettes ; en d’autres termes, la forme et les dimensions de la portion d’ancrage 41 sont globalement similaires à celles de la portion de retenue 43. Dans cette forme de réalisation, l’aube 7 comprend donc une pluralité de cales 40 distinctes et séparées, chaque cale 40 comprenant une portion d’ancrage 41 et une portion de retenue 43 raccordées par une portion fusible 42.
Dans une variante de réalisation, la portion d’ancrage 41 et la portion de retenue 43 de chaque cale 40 sont sensiblement symétriques par rapport à la portion fusible 42.
De préférence, les cales 40 sont globalement allongées et s’étendent suivant la direction axiale de la cale 40, sur tout ou partie de la longueur axiale de la pièce d’attache 9. Par exemple, l’aube 7 peut comprendre une unique cale 40 allongée, sensiblement rectiligne, courbe ou sinusoïdale.
Quelle que soit la forme de réalisation de la ou des cales 40, la portion fusible 42 forme une zone fragile qui rompt lorsqu’un effort supérieur un seuil prédéterminé est appliqué à la partie de pale 21. Le dimensionnement de la portion fusible 23 dépend du matériau constitutif de l’insert 30 et de la cale 40, du seuil prédéterminé et du nombre de cales 40. Par exemple, la portion fusible 42 peut être plus étroite (dans un plan radial à l’axe X) que la portion d’ancrage 41 et que la portion de retenue 43.
La portion d’ancrage 41 et la portion de retenue 43 peuvent notamment présenter une section rectangulaire, circulaire, triangulaire ou toute autre section susceptible de permettre l’ancrage et la retenue de la cale 40 par les premiers et deuxièmes logements 18, 19. La forme de la portion d’ancrage 41 peut bien évidemment être différente de la forme de la portion de retenue 43.
Les premiers et deuxièmes logements 18, 19 présentent alors une section de forme et de dimension complémentaire de celle de la portion d’ancrage 41 et de la portion de retenue 43.
L’invention a plus particulièrement été décrite dans le cas d’une aube 7 comprenant une structure en matériau composite et un insert 30 rapporté et fixé sur cette structure, typiquement en métal.
Comme cela a été décrit plus haut, l’invention s’applique toutefois mutatis mutandis dans le cas où l’aube 7 est métallique. Dans ce cas, l’insert 30 peut être rapporté et fixé sur la partie de pied 22 de l’aube 7, comme décrit ci-dessus.

Claims (11)

  1. Aube (7) d’une partie tournante d’une turbomachine comprenant :
    - une partie de pale (21) à profil aérodynamique et une partie de pied (22),
    - une pièce d’attache (9) de pied d’aube (7) comprenant une paroi (25) délimitant une cavité (28) et une ouverture (29) formée dans la paroi (25), la partie de pied (22) d’aube (7) étant située à l’intérieur de la cavité (28) tandis que la partie de pale (21) est située à l’extérieur de la pièce d’attache (9) et,
    - un système anti-pivotement configuré pour bloquer le pivotement de la partie de pied (22) par rapport à la pièce d’attache (9),
    l’aube (7) étant caractérisée en ce que le système anti-pivotement comprend :
    - un insert (30) disposé dans la cavité (28), ledit insert (30) étant rapporté et fixé sur la partie de pied (22),
    - un premier logement (18) formé dans la pièce d’attache (9),
    - un deuxième logement (19) formé dans l’insert (30), et
    - une cale (40) présentant une portion d’ancrage (41) logée avec serrage dans le premier logement (18) et une portion de retenue (43) logée dans le deuxième logement (19) de sorte que la cale (40) bloque l’insert (30) en rotation par rapport à la pièce d’attache (9), la portion d’ancrage (41) et la portion de retenue (43) étant raccordées par une portion fusible (42) formant une zone mécaniquement affaiblie de la cale (40) qui est configurée pour rompre lorsqu’un effort supérieur à un seuil prédéterminé est appliqué à la partie de pale (21).
  2. Aube (7) selon la revendication 1, dans laquelle une face interne (25a) de la paroi (25) de la pièce d’attache (9) est sensiblement tubulaire et l’insert (30) présente une face externe (31) sensiblement tubulaire de taille et de forme complémentaire la face interne (25a) de la paroi (25), de sorte que la rupture de la portion fusible (42) a pour effet d’autoriser un pivotement de l’insert (30) dans la cavité (28).
  3. Aube (7) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la portion fusible (42) et la portion de retenue (43) forment un ergot (45) de forme globalement allongée s’étendant sur tout ou partie d’une longueur axiale de la cale (40).
  4. Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la portion d’ancrage (41) de la cale (40) comprend une plaque, la portion fusible (42) et la portion de retenue (43) s’étendant depuis la plaque (44).
  5. Aube (7) selon la revendication 4, dans laquelle l’insert (30) comprend une série de deuxièmes logements (19) et la cale (40) comprend autant de portions de retenue (43), chaque portion de retenue (43) étant logée dans un deuxième logement (19) correspondant et étant raccordée à la plaque par l’intermédiaire d’une portion fusible (42) correspondante.
  6. Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant une pluralité de premiers logements (18) formés dans la pièce d’attache (9), une pluralité de deuxièmes logements (19) formés dans l’insert (30) et une pluralité de cales (40), chaque cale (40) étant logée avec serrage dans un premier logement (18) et dans un deuxième logement (19) respectif.
  7. Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la portion fusible (42) est plus étroite que la portion d’ancrage (41) et que la portion de retenue (43).
  8. Aube (7) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle la partie de pale (21) et la partie de pied (22) forment une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux obtenu par tissage tridimensionnel et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux, et l’insert (30) et/ou la cale (40) sont métalliques.
  9. Rotor (4, 5) d’une soufflante (1) d’un moteur, ledit rotor comprenant un moyeu et des aubes (7) s’étendant radialement à partir du moyeu, les aubes (7) étant conformes à l’une des revendications 1 à 7.
  10. Rotor (4, 5) selon la revendication 9, dans lequel chaque aube (7) est montée rotative par rapport au moyeu (6) autour d’un axe de calage (Y) respectif, le rotor (4, 5) comprenant en outre un mécanisme d’actionnement (8) propre à être commandé pour faire tourner les aubes (7) autour de leurs axes de calage (Y) de manière à modifier un angle de calage des aubes (7).
  11. Turbomachine (1) comprenant un rotor de soufflante (3) selon l’une des revendications 9 ou 10.
     

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