FR3115570A1 - BLOWER HOUSING INCLUDING FIRE PROTECTION - Google Patents
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Abstract
CARTER DE SOUFFLANTE COMPRENANT UNE PROTECTION ANTI-FEU Un aspect de l’invention concerne un carter de soufflante (3) pour une turbomachine d'aéronef, ledit carter de soufflante (3) présentant une forme cylindrique, comportant une surface (4) radialement extérieure dite peau externe, ladite peau externe (4) comprenant une couche de peinture anti-inflammable. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 BLOWER HOUSING INCLUDING FIRE PROTECTION One aspect of the invention relates to a fan casing (3) for an aircraft turbine engine, said fan casing (3) having a cylindrical shape, comprising a radially outer surface (4) called the outer skin, the said outer skin (4 ) including a coat of anti-flammable paint. Figure to be published with abstract: Figure 3
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui de la protection contre le feu d'une turbomachine pour un aéronef et plus particulièrement la protection contre le feu d'un carter de soufflante de la turbomachine.The technical field of the invention is that of the protection against fire of a turbine engine for an aircraft and more particularly the protection against fire of a fan casing of the turbine engine.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
La résistance au feu d'un aéronef est un élément déterminant pour la sécurité à bord de l'aéronef lors d'un vol. Les différents composants de l'aéronef doivent être capable de résister au feu trente minutes à deux heures afin d'offrir une stabilité de fonctionnement permettant au pilote de déclencher les procédures de secours et faire atterrir l'appareil. Par exemple, à la suite du démarrage d'un feu dans une des turbomachines de l'aéronef, il faut compter 5 minutes pour que le pilote détecte l'incident et déclenche une action ; 5 minutes pour que le feu s'arrête à la suite de l'action du pilote ; et 20 minutes supplémentaires pour que l'avion puisse atterrir.The fire resistance of an aircraft is a determining element for the safety on board the aircraft during a flight. The various components of the aircraft must be able to withstand fire for thirty minutes to two hours in order to provide operational stability allowing the pilot to initiate emergency procedures and land the aircraft. For example, following the start of a fire in one of the aircraft's turbomachines, it takes 5 minutes for the pilot to detect the incident and trigger an action; 5 minutes for the fire to stop as a result of the pilot's action; and an additional 20 minutes for the plane to land.
Une turbine d'entrée d'une turbomachine, appelée soufflante, a pour but d'alimenter la turbomachine en air frais et compressé. La soufflante peut toutefois recevoir des débris solides qui peuvent abîmer les aubes de cette dernière. À cause de ces débris, il est possible qu'une aube se détache de son axe. La soufflante comprend un carter, dit carter de soufflante, dont une des fonctions est de garantir la rétention des débris pénétrant dans la soufflante ou la perte des aubes. Toutefois une zone extérieure du carter, également appelée peau externe du carter, est située dans une zone de feu.An inlet turbine of a turbomachine, called a fan, is intended to supply the turbomachine with fresh and compressed air. The fan can however receive solid debris which can damage the blades of the latter. Because of this debris, it is possible for a blade to detach from its axis. The fan comprises a casing, called the fan casing, one of the functions of which is to guarantee the retention of debris penetrating into the fan or the loss of the blades. However, an outer zone of the casing, also called the outer skin of the casing, is located in a fire zone.
La peau externe du carter est recouverte d’une protection contre le feu. Il s'agit d'un tissu composite comprenant des fibres de verre, par exemple du type E1035, enrobées dans une matrice en résine époxy, par exemple M26T. Toutefois le tissu composite est complexe à mettre en œuvre. Par exemple, la pose du tissu composite sous forme de bandes sur le carter de soufflante se réalise manuellement et de nombreux critères sont à respecter, par exemple, la localisation, la longueur des zones de recouvrement, dites éclisses, la distance entre deux éclisses. Lors de la pose de chaque bande 102, des plis peuvent se former, comme illustré dans la
En cas de non-conformité, la réparation, également appelée retouche, des bandes de tissu composite est également complexe à mettre en œuvre et nécessite l'utilisation d'une bâche à vide et d'un tapis chauffant pour réaliser la réticulation des retouches.In the event of non-compliance, the repair, also called retouching, of the strips of composite fabric is also complex to implement and requires the use of a vacuum cover and a heating mat to carry out the reticulation of the retouchings.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en offrant une protection contre le feu dont l'application et la réparation, sur les surfaces planes et les angles aigus sont aisées.The invention offers a solution to the problems mentioned above, by offering protection against fire which is easy to apply and repair, on flat surfaces and sharp angles.
Un aspect de l’invention concerne un carter de soufflante pour une turbomachine d'aéronef, ledit carter de soufflante présentant une forme cylindrique, comportant une surface radialement extérieure dite peau externe, le carter de soufflante étant remarquable en ce que ladite peau externe comprend une couche de peinture anti-inflammable.One aspect of the invention relates to a fan casing for an aircraft turbomachine, said fan casing having a cylindrical shape, comprising a radially outer surface called the outer skin, the fan casing being noteworthy in that said outer skin comprises a coat of fireproof paint.
La surface radialement intérieure est orientée vers l'axe de symétrie du carter cylindrique. La surface radialement extérieure est opposée à la surface radialement intérieure.The radially inner surface is oriented towards the axis of symmetry of the cylindrical casing. The radially outer surface is opposed to the radially inner surface.
La peinture, adhérant à la peau externe du carter, peut atteindre les arêtes et les congés, offrant ainsi une protection contre le feu continue sur toute la surface du carter de soufflante.Paint, adhering to the outer skin of the casing, can reach edges and fillets, providing continuous fire protection over the entire surface of the fan casing.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le carter de soufflante selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la peinture anti-inflammable est intumescente ;
- la peinture anti-inflammable déposée présente une épaisseur de dépôt ;
- la peinture anti-inflammable s'expand d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsqu'elle est soumise à une température comprise entre 250 °C et 500 °C.
- l'épaisseur de dépôt de la couche de peinture anti-inflammable est comprise entre 1 et 2 mm ;
- la peau externe comprend une couche de vernis de protection sur la couche de peinture anti-inflammable ;
- une portion de la peau externe comprend un angle aigu ;
- la couche de peinture anti-inflammable est continue au niveau de l'angle aigu et localisée du côté étroit de l'angle aigu ;
- la couche de peinture anti-inflammable présente au moins une couleur prédéterminée.
- the anti-flammable paint is intumescent;
- the anti-flammable paint deposited has a deposit thickness;
- the anti-flammable paint expands by at least fifteen times its deposit thickness when subjected to a temperature between 250°C and 500°C.
- the thickness of the deposition of the layer of anti-flammable paint is between 1 and 2 mm;
- the outer skin includes a layer of protective varnish on the layer of anti-flammable paint;
- a portion of the outer skin includes an acute angle;
- the layer of anti-flammable paint is continuous at the level of the acute angle and located on the narrow side of the acute angle;
- the layer of anti-flammable paint has at least one predetermined color.
L'invention concerne également un procédé d'application d'une peinture anti-inflammable sur une peau externe d'un carter de soufflante pour une turbomachine d'aéronef, le procédé d'application étant remarquable en ce qu'il comprend une étape d'application d'une peinture anti-inflammable sur la peau externe de façon à former une couche de peinture anti-inflammable sur la peau externe.The invention also relates to a method for applying an anti-flammable paint to an outer skin of a fan casing for an aircraft turbomachine, the method of application being noteworthy in that it comprises a step of applying an anti-flammable paint to the outer skin so as to form a layer of anti-flammable paint on the outer skin.
La peinture ne nécessite pas de réticulation, il n'est donc pas nécessaire de disposer d'un moyen de chauffage, tel qu'un four de grande taille, afin de finaliser l'application de la peinture anti-inflammable sur le carter de soufflante.The paint does not require cross-linking, so it is not necessary to have a means of heating, such as a large oven, in order to finalize the application of the anti-flammable paint on the fan casing .
L'application d'une peinture est un procédé pouvant être automatisé. L'automatisation du procédé d'application de la peinture anti-inflammable offre une meilleure reproductibilité que lorsqu'elle est réalisée par un opérateur, permettant ainsi de réduire le nombre de retouches à réaliser.Paint application is a process that can be automated. The automation of the anti-flammable paint application process offers better reproducibility than when it is carried out by an operator, thus making it possible to reduce the number of touch-ups to be carried out.
Une seconde application de la peinture peut être réalisée sur le carter de soufflante, au niveau d'une non-conformité, afin de réaliser une retouche d'une première application de la peinture. Ce type de retouche peut être réalisé un grand nombre de fois, en superposant à chaque fois les applications.A second application of the paint can be carried out on the fan casing, at the level of a non-conformity, in order to carry out a touch-up of a first application of the paint. This type of touch-up can be done a large number of times, overlapping the applications each time.
La peinture ne nécessite pas d'éclisses ainsi l'épaisseur de la couche de peinture anti-inflammable est constante sur toute la peau externe.The paint does not require splints so the thickness of the anti-flammable paint layer is constant over the entire outer skin.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé d'application selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le procédé comprend une étape d'application d'une couche de vernis de protection sur la couche de peinture anti-inflammable ;
- l'étape d'application de la couche de peinture anti-inflammable est précédée par une étape de décapage ;
- l'application de la couche de peinture anti-inflammable sur la surface extérieure est réalisée au moyen d'un rouleau, d'une brosse ou par pulvérisation ;
- la peinture anti-inflammable est appliquée au niveau d'un angle aigu dans la peau externe.
- the method comprises a step of applying a layer of protective varnish on the layer of anti-flammable paint;
- the step of applying the anti-flammable paint layer is preceded by a stripping step;
- the application of the anti-flammable paint layer on the outer surface is carried out by means of a roller, a brush or by spraying;
- the flame retardant paint is applied at an acute angle in the outer skin.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented for information only and in no way limit the invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.The figures are presented for information only and in no way limit the invention. Unless specified otherwise, the same element appearing in different figures has a single reference.
La
- une turbine d'entrée 2, également appelée soufflante ; et
- un carter de soufflante 3, entourant la soufflante 2.
- an inlet turbine 2, also called a fan; And
- a fan casing 3, surrounding the fan 2.
Le carter de soufflante 3 présente une forme cylindrique alignée avec l'axe de rotation A de la soufflante 2. Le carter 3 peut être en métal ou en matériau composite. Une manche d'entrée d'air 6 et une virole carter intermédiaire 7 sont disposés de part et d'autre du carter de soufflante 3 et dans le prolongement dudit carter de soufflante 3. Le carter de soufflante 3 comprend une surface radialement extérieure 4 et une surface radialement intérieure 5. La surface radialement extérieure 4 est également appelée peau externe. La surface radialement intérieure 5 est en vis-à-vis de l'axe de rotation A de la soufflante 2.The fan casing 3 has a cylindrical shape aligned with the axis of rotation A of the fan 2. The casing 3 can be made of metal or of a composite material. An air intake sleeve 6 and an intermediate casing shroud 7 are arranged on either side of the fan casing 3 and in the extension of said fan casing 3. The fan casing 3 comprises a radially outer surface 4 and a radially inner surface 5. The radially outer surface 4 is also called the outer skin. The radially inner surface 5 is opposite the axis of rotation A of the fan 2.
Dans un mode de réalisation du carter de soufflante 3 selon l’invention, la peau externe 4 comprend une protection contre le feu sous forme d'une couche de peinture anti-inflammable. La couche de peinture anti-inflammable s'étend sur une portion de la peau externe 4 ou, préférentiellement, sur la totalité de la peau externe 4.In one embodiment of the fan casing 3 according to the invention, the outer skin 4 comprises protection against fire in the form of a layer of anti-flammable paint. The anti-flammable paint layer extends over a portion of the outer skin 4 or, preferably, over the whole of the outer skin 4.
La peinture anti-inflammable, à l'inverse d'un tissu composite, présente une bonne adhérence, notamment sur les métaux et les composites, permettant d'obtenir une couche continue et régulière sur la peau externe 4. Ainsi, la protection contre le feu ne présente plus les problèmes évoqués plus haut tels qu'une absence de protection au niveau des congés ou la formation de plis.The anti-flammable paint, unlike a composite fabric, exhibits good adhesion, in particular on metals and composites, making it possible to obtain a continuous and regular layer on the external skin 4. Thus, protection against the fire no longer presents the problems mentioned above such as a lack of protection at the level of the fillets or the formation of folds.
La
La couche de peinture anti-inflammable peut par exemple présenter une épaisseur de dépôt comprise entre 1 mm et 2 mm. La protection contre le feu selon l'art antérieur comprend deux couches de tissu composite présentant une épaisseur de 0,3 mm chacune. Même si l'épaisseur de dépôt de la couche de peinture anti-inflammable selon le premier mode de réalisation est plus épaisse, la masse volumique de la peinture anti-inflammable est plus faible que la masse volumique du tissu composite. Ainsi, le poids de la couche de peinture anti-inflammable est du même ordre de grandeur que le poids de la protection contre le feu selon l'art antérieur.The anti-flammable paint layer may for example have a deposit thickness of between 1 mm and 2 mm. The protection against fire according to the prior art comprises two layers of composite fabric having a thickness of 0.3 mm each. Even if the deposition thickness of the anti-flammable paint layer according to the first embodiment is thicker, the density of the anti-flammable paint is lower than the density of the composite fabric. Thus, the weight of the anti-flammable paint layer is of the same order of magnitude as the weight of the protection against fire according to the prior art.
Avantageusement, la peinture anti-inflammable est intumescente, c'est à dire qu'elle gonfle (ou s'expand) lorsque sa température dépasse une température seuil. La peinture intumescente est un produit qui peut être utilisé dans le bâtiment pour la protection anti-incendie. La peinture intumescente est, par exemple, un produit thermoplastique dont la température seuil est comprise entre 250 °C et 300 °C. L'épaisseur de la couche de peinture intumescente soumise à un flux de chaleur, tel qu'une flamme, peut augmenter d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsque sa température dépasse la température seuil, formant une mousse microporeuse également appelée meringue. La meringue présente une résistivité thermique élevée, permettant d'isoler thermiquement le carter de soufflante 3 du flux de chaleur et ralentissant ainsi l'échauffement dudit carter de soufflante 3. La peinture intumescente permet de ralentir la propagation du feu dans la turbomachine 1.Advantageously, the anti-flammable paint is intumescent, ie it swells (or expands) when its temperature exceeds a threshold temperature. Intumescent paint is a product that can be used in construction for fire protection. The intumescent paint is, for example, a thermoplastic product whose threshold temperature is between 250°C and 300°C. The thickness of the intumescent paint layer subjected to a heat flux, such as a flame, can increase by at least fifteen times its deposit thickness when its temperature exceeds the threshold temperature, forming a microporous foam also called meringue. The meringue has a high thermal resistivity, making it possible to thermally insulate the fan casing 3 from the heat flow and thus slowing down the heating of said fan casing 3. The intumescent paint makes it possible to slow the spread of fire in the turbomachine 1.
Préférentiellement, la couche de peinture intumescente est protégée par une couche de vernis de protection.Preferably, the layer of intumescent paint is protected by a layer of protective varnish.
La
La peinture anti-inflammable peut présenter une couleur prédéterminée. Le choix d'une couleur contrastant avec la couleur de la peau externe 4 brute permet par exemple de discriminer visuellement les trous dans la couche de peinture. Il est également envisageable d'utiliser deux peintures anti-inflammables présentant chacune une couleur prédéterminée, permettant par exemple de peindre des motifs d'alignement ou informatifs afin de faciliter l'assemblage du carter de soufflante 3 au sein de la turbomachine 1.The anti-flammable paint can have a predetermined color. The choice of a color contrasting with the color of the raw outer skin 4 makes it possible, for example, to visually discriminate the holes in the layer of paint. It is also possible to use two anti-inflammable paints each having a predetermined color, allowing for example to paint alignment or informative patterns in order to facilitate the assembly of the fan casing 3 within the turbomachine 1.
Les figures 5 et 6 présentent un premier mode de mise en œuvre d'un procédé d'application 20 de la couche de peinture anti-inflammable sur la peau externe 4 du carter de soufflante 3. Selon ce premier mode de mise en œuvre, le procédé d'application 20 comprend une étape d'application de la peinture anti-inflammable 22 sur la peau externe 4 de façon à former la couche de peinture anti-inflammable.FIGS. 5 and 6 present a first mode of implementation of a method of applying the layer of anti-flammable paint to the outer skin 4 of the fan casing 3. According to this first mode of implementation, the application method 20 comprises a step of applying anti-flammable paint 22 to the outer skin 4 so as to form the layer of anti-flammable paint.
La couche de peinture peut par exemple être appliquée au moyen de rouleaux, de brosses ou par pulvérisation, comment présenté schématiquement dans la
L'application de la peinture anti-inflammable 22 est simple notamment en ce qu'elle ne requiert ni l'utilisation d'éclisses, ni de réticulation. Concernant ce dernier point, il n'est donc pas nécessaire de disposer d'un moyen de chauffage, tel qu'un four de grande taille, afin de finaliser l'application de la peinture sur le carter de soufflante 3.The application of the anti-flammable paint 22 is simple in particular in that it does not require the use of splints or cross-linking. Concerning this last point, it is therefore not necessary to have a means of heating, such as a large oven, in order to finalize the application of the paint on the fan casing 3.
L'application de la peinture anti-inflammable 22 peut être automatisée. L'automatisation de l'application 22 offre une meilleure reproductibilité que lorsqu'elle est réalisée par un opérateur, permettant ainsi de réduire les retouches à réaliser.The application of the anti-flammable paint 22 can be automated. The automation of the application 22 offers better reproducibility than when it is carried out by an operator, thus making it possible to reduce the retouching to be carried out.
Afin de protéger la couche de peinture anti-inflammable, le procédé d'application 20 peut également comprendre l'application d'une couche de vernis de protection 23 sur la couche de peinture anti-inflammable. La couche de vernis de protection peut également être appliquée au moyen de rouleaux, de brosses ou par pulvérisation.In order to protect the layer of anti-flammable paint, the application process 20 can also comprise the application of a layer of protective varnish 23 on the layer of anti-flammable paint. The protective varnish layer can also be applied by means of rollers, brushes or by spraying.
Le procédé d'application 20 permet de réaliser des réparations ou des retouches sur le carter de soufflante 3 dont la couche de peinture anti-inflammable ne serait pas conforme. Il peut par exemple s'agir d'un trou dans la couche de peinture dû à un défaut lors de l'étape d'application 22. Il peut également s'agir d'un perçage réalisé dans le carter 3 après une première réalisation de l'étape d'application 22. À l'inverse des retouches réalisées sur la protection contre le feu selon l'art antérieur, une retouche de peinture anti-inflammable nécessite uniquement de réaliser une nouvelle fois l'étape d'application de la peinture 22 au niveau de la non-conformité. Les retouches peuvent être réalisées plusieurs fois sans dégrader le niveau de protection du carter de soufflante 3.The application process 20 makes it possible to carry out repairs or touch-ups on the fan casing 3 whose anti-flammable paint layer is not compliant. It may for example be a hole in the coat of paint due to a defect during the application step 22. It may also be a hole made in the casing 3 after a first production of the application step 22. Unlike the touch-ups carried out on the protection against fire according to the prior art, a touch-up of anti-flammable paint only requires carrying out the step of applying the paint again 22 at the level of non-compliance. Touch-ups can be carried out several times without degrading the level of protection of the fan casing 3.
Un masque 13 peut être disposé autour de la non-conformité, comme illustré sur la
Afin d'améliorer la tenue de la peinture anti-inflammable sur la peau externe 4, ou pour retirer une couche de peinture ou de vernis déjà présente, le procédé d'application 20 peut comprendre une étape de décapage de la peau externe 21. L'étape de décapage de la peau externe 21 précède l'étape d'application de la peinture 21. L'étape de décapage 21 peut être réalisée mécaniquement, par exemple au moyen d'un outil abrasif, ou chimiquement. Pour réaliser une retouche au niveau d'une non-conformité, il peut être nécessaire de réaliser l'étape de décapage 21 au niveau de la non-conformité, permettant ainsi de déposer la peinture anti-inflammable sur une portion de peau externe 4 propre.In order to improve the hold of the anti-flammable paint on the outer skin 4, or to remove a layer of paint or varnish already present, the application method 20 may comprise a step of stripping the outer skin 21. The step of stripping the outer skin 21 precedes the step of applying the paint 21. The stripping step 21 can be carried out mechanically, for example by means of an abrasive tool, or chemically. To carry out a touch-up at the level of a non-conformity, it may be necessary to carry out the stripping step 21 at the level of the non-conformity, thus making it possible to deposit the anti-flammable paint on a portion of external skin 4 that is clean .
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