WO2014037675A1 - Procede de fabrication d'un carter en materiau composite pour moteur a turbine a gaz et carter ainsi obtenu - Google Patents

Procede de fabrication d'un carter en materiau composite pour moteur a turbine a gaz et carter ainsi obtenu Download PDF

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housing
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engine
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Antoine Jean-Philippe Beaujard
Elric Georges André FREMONT
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Safran Aircraft Engines SAS
Safran Ceramics SA
Original Assignee
SNECMA SAS
Herakles SA
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Publication date
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    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49323—Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles

Definitions

  • the present invention relates to crankcases, in particular exhaust housings, fitted to gas turbine engine aircraft, and in particular turbojet engines or turboprop engines.
  • the exhaust casing performs several functions. It provides a structural function by hosting a rear suspension to allow the attachment of the engine on the fuselage of the aircraft. It also provides an aerodynamic function to guide the primary flow from the engine. Finally, it still provides a function of passage of easements to allow the supply of air and oil of various components of the engine.
  • an exhaust casing is formed of an inner ferrule mounted around a bearing support, of an outer ferrule of diameter greater than the inner ferrule and disposed around it while being coaxial therewith, and a plurality of casing arms which extend radially between these ferrules and which are fixed at their radial ends thereon.
  • the outer shell is intended to receive the rear suspension by means of screed-shaped fittings.
  • the casing arms connecting the ferrules together serve in particular to guide the primary flow from the engine.
  • some of these housing arms are hollow to be traversed by ducts in which circulates air or oil for engine components.
  • the exhaust casing of a gas turbine engine has the main disadvantage of being a relatively heavy piece, because metal, which is particularly detrimental in terms of fuel consumption of the aircraft.
  • this object is achieved by a method of manufacturing a casing made of composite material for a gas turbine engine, the method comprising:
  • an outer shell of composite material comprising an annular platform intended to delimit externally the flow channel of the gaseous flow passing through the housing and an annular flange intended to allow the housing to be fixed upstream on a housing of engine turbine;
  • Such a method makes it possible to obtain a casing made of composite material whose mass is considerably lighter with respect to a metal casing (the volume ratio between a composite material such as the CMC - ceramic matrix composite) and a metal alloy is approximately 4).
  • the method according to the invention provides a simplified assembly since it comprises only three independent subassemblies, namely a subassembly for the outer shell, a subassembly for the inner shell and a subassembly consisting of the arms. of crankcase.
  • the ferrules are each made from a fibrous preform obtained by winding a fibrous texture in several layers superimposed on a mandrel, the fibrous preform being densified by a matrix.
  • each casing arm is made from a fibrous blank obtained by three-dimensional weaving, leaving two zones of delimitation in the thickness of the blank. at each end thereof, the fibrous blank being shaped by folding the untied portions to form a fiber preform with a preform portion corresponding to the one-piece housing arm blade with two corresponding preform portions each at a platform of the casing arm, the fibrous preform thus obtained being densified by a matrix.
  • connection zone between the loosened portions and the bonded portions of the fiber blank may be filled with a ceramic fiber felt prior to densification of the fiber preform.
  • the casing arms can be held assembled on the outer shell and on the inner shell by brazing, co-densification or mechanical connection of their respective platforms in the openings of the rings.
  • the casing arms are first assembled on one of the ferrules by radially inserting their respective platforms into the openings of the ferrule, then the other ferrule is assembled on the pre-assembly thus obtained by sliding the opposite platforms of the crank arms in the corresponding openings of this other ferrule.
  • the invention also relates to a casing made of composite material for a gas turbine engine, comprising an outer shell comprising an annular platform intended to delimit externally the flow channel of the gaseous flow passing through the casing and an annular flange intended to allow fixing the casing upstream on a turbine casing of the engine, an inner ferrule of smaller diameter than the outer ferrule and having an annular platform intended to delimit inside the flow passage of the gas flow passing through the housing and a flange annular, and a plurality of casing arms each having a blade ending at each radial end by a platform, the platforms of the casing arms being assembled on respective platforms of ferrules.
  • the platforms of the ferrules each comprise a plurality of openings in which are inserted the platforms of the crank arms.
  • the openings of at least one of the ferrules may be open at one axial end of the corresponding platform.
  • the flange of the outer shell may comprise an upstream shoulder for fixing the casing upstream on the turbine casing and a downstream shoulder for fixing the housing downstream on a nozzle of the engine.
  • the flange of the outer ferrule may extend axially downstream beyond a trailing edge of the crank arms to form the engine nozzle.
  • the flange of the inner shell may comprise an upstream shoulder for fixing the casing upstream on a closure cap and a downstream shoulder for fixing the casing downstream on a central body of the engine.
  • the flange of the inner ferrule may extend axially downstream beyond a trailing edge of the crank arms to form a central body of the engine.
  • the blade of at least one of the crankcase arms can be hollow to pass the servitudes of the engine, such as air and oil supply ducts of different components thereof.
  • the rings and the casing arms are of ceramic matrix composite material.
  • the housing forms a single piece.
  • the casing may constitute an exhaust casing.
  • the invention also relates to an aeronautical gas turbine engine comprising a casing as defined above.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a gas turbine engine exhaust casing exhaust
  • Figure 2 is a radial sectional view of Figure 1;
  • FIG. 7 is a radial sectional view of an exhaust casing according to an alternative embodiment of the invention. Detailed description of the invention
  • the invention applies to the manufacture of any part or casing having an outer shell and an outer shell interconnected by a plurality of casing arms.
  • Such an exhaust casing 10 is illustrated schematically in FIG. 1.
  • it comprises in particular an axisymmetric outer shell 100 centered on a longitudinal axis XX of the turbojet engine, an axisymmetric inner shell 200 of smaller diameter than the outer shell and disposed coaxially therein, and a plurality of housing arms 300 radially interconnecting the ferrules 100, 200 therebetween.
  • the outer ring 100 comprises an annular platform 104 located on the inner side which is intended in particular to delimit externally the stream 12 of flow of the gas stream passing through the exhaust casing.
  • the outer shell comprises an annular flange 106, this flange having an upstream shoulder 108 to ensure attachment upstream of the exhaust casing on a turbine casing of the engine (not shown), and a downstream shoulder 110 intended for ensure a downstream attachment of the exhaust casing on a motor nozzle (not shown).
  • the inner shell 200 comprises an annular platform 202 located on the outer side which is intended in particular to delimit inside the flow line 12 of the gas flow passing through the exhaust casing.
  • the inner ferrule On the inner side, the inner ferrule comprises an annular flange 204, this flange having an upstream shoulder 206 for attachment upstream of the exhaust casing on a closing cap of the enclosures of the low-pressure turbine of the turbojet engine and a downstream shoulder 208 for attachment downstream of the exhaust casing on a central body (or "plug" in English) of the engine.
  • the upstream shoulder of its annular flange may be intended to be connected to said bearing.
  • the outer and inner shells 100 and 200 are made of composite material, preferably ceramic matrix composite material (CMC).
  • CMC ceramic matrix composite material
  • the ferrules may each be made from a fibrous preform obtained either by winding a fibrous texture in several layers superimposed on a mandrel, or by winding fibers, the fibrous preform thus obtained being subsequently densified by a matrix.
  • the respective platform and the flange of the ferrules are made from a single piece.
  • the platform and the flange of the ferrules can be obtained from the same fiber preform (by creating a delieration in the thickness of that at each of its axial ends to obtain a preform with a preform portion corresponding to the platform in one piece with a preform portion corresponding to the flange).
  • the platform and the flange of the ferrules are made from two different fibrous preforms which are wound on the same mandrel and possibly needling to bind them.
  • the casing arms 300 are regularly distributed around the longitudinal axis XX of the turbojet and are for example 16 in number. They each comprise a blade 302 (which can be solid or hollow when it is necessary to pass ducts therein. air circulation or oil) which ends at each radial end by a platform 304 (see Figure 3).
  • each casing arm 300 are also made of composite material, preferably CMC.
  • each casing arm can be made from a fibrous blank obtained by three-dimensional weaving, leaving two zones of delimitation in the thickness of the fibrous blank at each end thereof.
  • the fiber blank is then shaped by folding back its untied portions to form a fiber preform with a preform portion corresponding to the blade of the one-piece housing arm with two preform portions each corresponding to a crankcase platform. .
  • the fibrous preform thus obtained is subsequently densified by a matrix.
  • connection zone between the untied parts and the bonded parts of the fibrous blank from which the casing arms are made can be filled by a felt 306, for example made of SiC-type ceramic fibers, prior to the densification of the fibrous preform.
  • the casing arms 300 thus formed are assembled on the rings 100, 200 to form an exhaust casing as described below.
  • openings 112 are formed in the platform 104 of the outer shell 100. These openings 112 are each intended to receive the platform 304 of a casing arm 300.
  • openings 210 are also made in the platform 204 of the inner shell 200 to receive the opposite platforms of the crank arms (see Figure 6).
  • openings 112, 210 are of complementary shape to the platforms 304 of the housing arms that they are intended to receive and have a depth substantially corresponding to the thickness of these platforms. Moreover, they can be made by machining the corresponding platform after densification thereof.
  • the casing arms 300 are assembled on the latter.
  • the housing arms are first assembled on the outer shell 100 by radially inserting their respective platforms 304 in the openings 112 of the outer shell ( Figure 5).
  • the crank arms are held in this position and the inner shell 200 is mounted on this pre-assembly by sliding the opposite platforms of the housing arms in the corresponding openings 210 of the inner ring ( Figure 6).
  • the casing arms are then held assembled on the two rings by brazing, co-densification or mechanical connection (countersunk screw type) of their respective platforms in the openings of the ferrules.
  • crank arms require that the openings 210 of the inner ferrule 200 be open at an axial end of the corresponding platform (namely here the downstream end).
  • An exhaust casing 10 made of a composite material such as that represented in FIG. 1 is thus obtained.
  • This exhaust casing has the particularity of forming a single piece, that is to say that it is made in one piece with its ferrules and crank arms.
  • the exhaust casing 10 'made of composite material may have shape arrangements at the respective flanges of its ferrules.
  • the flange 106 'of the outer shell 100' extends axially downstream beyond a trailing edge 308 of the casing arms 300 to form the engine nozzle.
  • the flange 204 'of the inner shroud 200' extends axially downstream beyond the trailing edge 308 of the housing arms 300 to form the central body of the engine.
  • the realization of these flanges is also similar to the realization of the flanges of the ferrules of the exhaust casing previously described.

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Description

Procédé de fabrication d'un carter en matériau composite pour moteur à turbine à gaz et carter ainsi obtenu
Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne les carters, en particulier les carters d'échappement, équipant les moteurs aéronautiques à turbine à gaz, et notamment les turboréacteurs ou turbopropulseurs.
Dans un moteur aéronautique à turbine à gaz, le carter d'échappement remplit plusieurs fonctions. Il assure une fonction structurale en accueillant une suspension arrière pour permettre la fixation du moteur sur le fuselage de l'aéronef. Il assure également une fonction aérodynamique en permettant de guider le flux primaire issu du moteur. Enfin, il assure encore une fonction de passage de servitudes pour permettre l'alimentation en air et en huile de différents composants du moteur.
De façon courante, un carter d'échappement est formé d'une virole interne montée autour d'un support de palier, d'une virole externe de diamètre supérieur à la virole interne et disposée autour de celle-ci en lui étant coaxiale, et d'une pluralité de bras de carter qui s'étendent radialement entre ces viroles et qui sont fixés à leurs extrémités radiales sur celles-ci.
La virole externe est destinée à accueillir la suspension arrière par l'intermédiaire de ferrures en forme de chapes. Les bras de carter reliant les viroles entre elles servent notamment à guider le flux primaire issu du moteur. De plus, certains de ces bras de carter sont creux pour être traversés par des conduits dans lesquels circule de l'air ou de l'huile destiné à des composants du moteur.
Le carter d'échappement d'un moteur à turbine à gaz présente l'inconvénient principal d'être une pièce relativement lourde, car métallique, ce qui est particulièrement pénalisant en termes de consommation de carburant de l'aéronef.
Objet et résumé de l'invention
Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d'un procédé de fabrication d'un carter pour moteur à turbine à gaz qui permette d'obtenir un carter allégé par rapport à une structure métallique. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'un carter en matériau composite pour moteur à turbine à gaz, le procédé comprenant :
- la réalisation d'une virole externe en matériau composite comprenant une plateforme annulaire destinée à délimiter à l'extérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire destinée à permettre la fixation du carter en amont sur un carter de turbine du moteur ;
- la réalisation d'une virole interne en matériau composite de diamètre inférieur à la virole externe, la virole interne comprenant une plateforme annulaire destinée à délimiter à l'intérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire ;
- la réalisation d'une pluralité de bras de carter en matériau composite comprenant chacun une pale se terminant à chaque extrémité radiale par une plateforme ;
- l'aménagement dans la plateforme respective des viroles d'une pluralité d'ouvertures destinées chacune à recevoir une plateforme d'un bras de carter ; et
- l'assemblage des bras de carter sur la virole extérieure et sur la virole intérieure en insérant les plateformes des bras de carter dans les ouvertures des viroles.
Un tel procédé permet d'obtenir un carter en matériau composite dont la masse est considérablement allégée par rapport à un carter métallique (le rapport volumique entre un matériau composite tel que le CMC - composite à matrice céramique - et un alliage métallique est d'environ 4). De plus, le procédé selon l'invention prévoit un assemblage simplifié car ne comprenant que trois sous-ensembles indépendants, à savoir un sous-ensemble pour la virole externe, un sous-ensemble pour la virole interne et un sous-ensemble constitué des bras de carter.
De préférence, les viroles sont chacune réalisées à partir d'une préforme fibreuse obtenue par enroulement d'une texture fibreuse en plusieurs couches superposées sur un mandrin, la préforme fibreuse étant densifiée par une matrice.
De préférence également, chaque bras de carter est réalisé à partir d'une ébauche fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en ménageant deux zones de déliaisons dans l'épaisseur de l'ébauche fibreuse à chaque extrémité de celle-ci, l'ébauche fibreuse étant mise en forme en rabattant les parties déliées pour former une préforme fibreuse avec une partie de préforme correspondant à la pale du bras de carter en une seule pièce avec deux parties de préforme correspondant chacune à une plateforme du bras de carter, la préforme fibreuse ainsi obtenue étant densifiée par une matrice.
Dans ce cas, une zone de raccordement entre les parties déliées et les parties liées de l'ébauche fibreuse peut être comblée par un feutre de fibres céramiques préalablement à la densification de la préforme fibreuse.
Les bras de carter peuvent être maintenus assemblés sur la virole externe et sur la virole interne par brasage, co-densification ou liaison mécanique de leurs plateformes respectives dans les ouvertures des viroles.
De préférence encore, les bras de carter sont d'abord assemblés sur l'une des viroles en insérant radialement leurs plateformes respectives dans les ouvertures de la virole, puis l'autre virole est assemblée sur ce pré-assemblage ainsi obtenu en faisant coulisser les plateformes opposées des bras de carter dans les ouvertures correspondantes de cette autre virole.
L'invention vise aussi un carter en matériau composite pour moteur à turbine à gaz, comprenant une virole externe comportant une plateforme annulaire destinée à délimiter à l'extérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire destinée à permettre la fixation du carter en amont sur un carter de turbine du moteur, une virole interne de diamètre inférieur à la virole externe et comportant une plateforme annulaire destinée à délimiter à l'intérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire, et une pluralité de bras de carter comportant chacun une pale se terminant à chaque extrémité radiale par une plateforme, les plateformes des bras de carter étant assemblées sur plateformes respectives des viroles.
De préférence, les plateformes des viroles comportent chacune une pluralité d'ouvertures dans lesquelles sont insérées les plateformes des bras de carter. Les ouvertures d'au moins l'une des viroles peuvent être débouchantes à une extrémité axiale de la plateforme correspondante.
La bride de la virole externe peut comprendre un épaulement amont pour la fixation du carter en amont sur le carter de turbine et un épaulement aval pour la fixation du carter en aval sur une tuyère du moteur. Alternativement, la bride de la virole externe peut s'étendre axialement vers l'aval au-delà d'un bord de fuite des bras de carter pour former la tuyère du moteur.
De même, la bride de la virole interne peut comprendre un épaulement amont pour la fixation du carter en amont sur un capot de fermeture et un épaulement aval pour la fixation du carter en aval sur un corps central du moteur. Alternativement, la bride de la virole interne peut s'étendre axialement vers l'aval au-delà d'un bord de fuite des bras de carter pour former un corps central du moteur.
La pale d'au moins l'un des bras de carter peut être creuse pour y faire passer des servitudes du moteur, tels que des conduits d'alimentation en air et en huile de différents composants de celui-ci.
De préférence, les viroles et les bras de carter sont en matériau composite à matrice céramique.
De préférence encore, le carter forme une seule et même pièce.
Le carter peut constituer un carter d'échappement.
L'invention vise encore un moteur aéronautique à turbine à gaz comprenant un carter tel que défini précédemment. Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
- la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un carter d'échappement de moteur aéronautique à turbine à gaz ;
- la figure 2 est une vue en coupe radiale de la figure 1 ;
- les figures 3 à 6 illustrent différentes étapes de fabrication d'un carter d'échappement conformément à l'invention ; et
- la figure 7 est une vue en coupe radiale d'un carter d'échappement selon une variante de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention
L'invention sera décrite ci-après dans le cadre de son application à la fabrication d'un carter d'échappement de turboréacteur non structural.
De manière plus générale, l'invention s'applique à la fabrication de tout pièce ou carter ayant une virole externe et une virole externe reliées entre elles par une pluralité de bras de carter.
Un tel carter d'échappement 10 est illustré de façon schématique sur la figure 1. De façon connue, il comprend notamment une virole externe axisymétrique 100 centrée sur un axe longitudinal X-X du turboréacteur, une virole interne axisymétrique 200 de diamètre inférieur à la virole externe et disposée de façon coaxiale à l'intérieur de celle-ci, et une pluralité de bras de carter 300 reliant radialement les viroles 100, 200 entre elles.
Pour la suite de la description, on définira l'intérieur et l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal X-X du turboréacteur.
Comme représenté plus précisément sur la figure 2, la virole externe 100 comprend une plateforme annulaire 104 située du côté intérieur qui est notamment destinée à délimiter à l'extérieur la veine 12 d'écoulement du flux gazeux traversant le carter d'échappement. Du côté extérieur, la virole externe comprend une bride annulaire 106, cette bride ayant un épaulement amont 108 pour assurer une fixation en amont du carter d'échappement sur un carter de turbine du moteur (non représenté), et un épaulement aval 110 destiné à assurer une fixation en aval du carter d'échappement sur une tuyère du moteur (non représentée).
La virole interne 200 comprend une plateforme annulaire 202 située du côté extérieur qui est notamment destinée à délimiter à l'intérieur la veine 12 d'écoulement du flux gazeux traversant le carter d'échappement. Du côté intérieur, la virole interne comprend une bride annulaire 204, cette bride ayant un épaulement amont 206 pour la fixation en amont du carter d'échappement sur un capot de fermeture des enceintes de la turbine basse-pression du turboréacteur et un épaulement aval 208 pour la fixation en aval du carter d'échappement sur un corps central (ou « plug » en anglais) du moteur. Dans le cas où la virole interne est montée autour d'un support de palier de turbine basse-pression, l'épaulement amont de sa bride annulaire peut être destiné à être relié audit palier.
Les viroles externe 100 et interne 200 sont réalisées en matériau composite, de préférence en matériau composite à matrice céramique (CMC). A cet effet, les viroles peuvent être chacune réalisées à partir d'une préforme fibreuse obtenue soit par enroulement d'une texture fibreuse en plusieurs couches superposées sur un mandrin, soit par bobinage de fibres, la préforme fibreuse ainsi obtenue étant par la suite densifiée par une matrice.
De préférence, la plateforme et la bride respectives des viroles sont réalisées à partir d'une seule et même pièce. Par exemple, la plateforme et la bride des viroles peuvent être obtenues à partir d'une même préforme fibreuse (en créant une déliaison dans l'épaisseur de celle à chacune de ses extrémités axiales pour obtenir une préforme avec une partie de préforme correspondant à la plateforme en une seule pièce avec une partie de préforme correspondant à la bride). Alternativement, la plateforme et la bride des viroles sont réalisées à partir de deux préformes fibreuses différentes qui sont bobinées sur un même mandrin et éventuellement aiguilleter pour les lier.
Les bras de carter 300 sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal X-X du turboréacteur et sont par exemple au nombre de 16. Ils comportent chacun une pale 302 (pouvant être pleine ou creuse lorsqu'il est nécessaire d'y faire passer des conduits de circulation d'air ou d'huile) qui termine à chaque extrémité radiale par une plateforme 304 (voir figure 3).
Les bras de carter 300 sont également réalisées en matériau composite, de préférence en CMC. A cet effet, chaque bras de carter peut être réalisé à partir d'une ébauche fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en ménageant deux zones de déliaisons dans l'épaisseur de l'ébauche fibreuse à chaque extrémité de celle-ci. L'ébauche fibreuse est alors mise en forme en rabattant ses parties déliées pour former une préforme fibreuse avec une partie de préforme correspondant à la pale du bras de carter en une seule pièce avec deux parties de préforme correspondant chacune à une plateforme du bras de carter. La préforme fibreuse ainsi obtenue est par la suite densifiée par une matrice. On notera que la zone de raccordement entre les parties déliées et les parties liées de l'ébauche fibreuse à partir de laquelle sont réalisées les bras de carter peut être comblée par un feutre 306, par exemple en fibres céramiques de type SiC, préalablement à la densification de la préforme fibreuse.
Pour la réalisation des bras de carter à pale pleine, on pourra par exemple s'inspirer du contenu de la demande de brevet français n° 11 59668 déposée le 25 novembre 2011 conjointement par les sociétés Snecma et Herakles qui décrit la réalisation d'aubes mono-pales de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur en matériau composite. De même, dans le cas de la réalisation de bras de carter à pale creuse, on pourra se référer à la demande de brevet français n° 11 03661 déposée le 1er décembre 2011 conjointement par les sociétés Snecma et Herakles qui décrit la réalisation d'aubes de turbine à pale creuse en matériau composite. Le contenu de ces demandes est incorporé ici par voie de référence.
Les bras de carter 300 ainsi réalisés sont assemblées sur les viroles 100, 200 pour former un carter d'échappement comme décrit ci- après.
Comme représenté sur la figure 4, des ouvertures 112 sont aménagées dans la plateforme 104 de la virole externe 100. Ces ouvertures 112 sont destinées chacune à recevoir la plateforme 304 d'un bras de carter 300.
De manière similaire, des ouvertures 210 sont aussi pratiquées dans la plateforme 204 de la virole interne 200 pour recevoir les plateformes opposées des bras de carter (voir figure 6).
Ces ouvertures 112, 210 sont de forme complémentaire aux plateformes 304 des bras de carter qu'elles sont destinées à recevoir et ont une profondeur correspondant sensiblement à l'épaisseur de ces plateformes. Par ailleurs, elles peuvent être réalisées par usinage de la plateforme correspondante après densification de celle-ci.
Une fois les ouvertures 112, 210 usinées dans les plateformes des viroles, les bras de carter 300 sont assemblés sur ces dernières. Dans l'exemple illustré, les bras de carter sont d'abord assemblés sur la virole externe 100 en insérant radialement leurs plateformes 304 respectives dans les ouvertures 112 de la virole externe (figure 5). Les bras de carter sont maintenus dans cette position puis la virole interne 200 est montée sur ce pré-assemblage en faisant coulisser les plateformes opposées des bras de carter dans les ouvertures 210 correspondantes de cette virole interne (figure 6). Les bras de carter sont alors maintenus assemblés sur les deux viroles par brasage, co-densification ou liaison mécanique (de type vis à tête fraisée) de leurs plateformes respectives dans les ouvertures des viroles.
On notera qu'un tel assemblage des bras de carter nécessite que les ouvertures 210 de la virole interne 200 soient débouchantes à une extrémité axiale de la plateforme correspondante (à savoir ici l'extrémité aval).
Bien entendu, il est possible d'envisager un montage inverse des bras de carter sur les viroles du carter d'échappement en procédant d'abord à l'assemblage des bras de carter sur la virole interne avant de procéder à l'assemblage de la virole externe. Dans ce cas, ce sont les ouvertures de la virole externe qui doivent être débouchantes à une extrémité axiale de la plateforme correspondante.
On obtient ainsi un carter d'échappement 10 réalisé en matériau composite tel que celui représenté sur la figure 1. Ce carter d'échappement présente la particularité de former une seule et même pièce, c'est-à-dire qu'il est réalisé en un seul tenant avec ses viroles et ses bras de carter.
Selon une variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 7, le carter d'échappement 10' réalisé en matériau composite peut présenter des aménagements de forme au niveau des brides respectives de ses viroles.
En particulier, dans cette variante de réalisation, la bride 106' de la virole externe 100' s'étend axialement vers l'aval au-delà d'un bord de fuite 308 des bras de carter 300 pour former la tuyère du moteur. De même, la bride 204' de la virole interne 200' s'étend axialement vers l'aval au-delà du bord de fuite 308 des bras de carter 300 pour former le corps central du moteur. La réalisation de ces brides est par ailleurs similaire à la réalisation des brides des viroles du carter d'échappement précédemment décrit.
De la sorte, les brides respectives des viroles permettent de reconstituer le profil de la tuyère et du plug du moteur. Il en résulte un gain de masse important en s'affranchissant de la présence d'épaulements et de boulons pour la fixation de ces éléments du moteur sur le carter d'échappement. Il en résulte également un gain de temps pour la production puisque ces trois éléments du moteur (carter d'échappement, tuyère et plug) sont réalisés en une seule et même pièce.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un carter (10 ; 100 en matériau composite pour moteur à turbine à gaz, le procédé comprenant :
- la réalisation d'une virole externe (100) en matériau composite comprenant une plateforme annulaire (104) destinée à délimiter à l'extérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire (106) destinée à permettre la fixation du carter en amont sur un carter de turbine du moteur ;
- la réalisation d'une virole interne (200) en matériau composite de diamètre inférieur à la virole externe, la virole interne comprenant une plateforme annulaire (202) destinée à délimiter à l'intérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire (204) ;
- la réalisation d'une pluralité de bras de carter (300) en matériau composite comprenant chacun une pale (302) se terminant à chaque extrémité radiale par une plateforme (304) ;
- l'aménagement dans la plateforme respective des viroles d'une pluralité d'ouvertures (112, 210) destinées chacune à recevoir une plateforme d'un bras de carter ; et
- l'assemblage des bras de carter sur la virole externe et sur la virole interne en insérant les plateformes des bras de carter dans les ouvertures des viroles.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les viroles sont chacune réalisées à partir d'une préforme fibreuse obtenue par enroulement d'une texture fibreuse en plusieurs couches superposées sur un mandrin, la préforme fibreuse étant densifiée par une matrice.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque bras de carter est réalisé à partir d'une ébauche fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en ménageant deux zones de déliaisons dans l'épaisseur de l'ébauche fibreuse à chaque extrémité de celle-ci, l'ébauche fibreuse étant mise en forme en rabattant les parties déliées pour former une préforme fibreuse avec une partie de préforme correspondant à la pale du bras de carter en une seule pièce avec deux parties de préforme correspondant chacune à une plateforme du bras de carter, la préforme fibreuse ainsi obtenue étant densifiée par une matrice.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel une zone de raccordement entre les parties déliées et les parties liées de l'ébauche fibreuse est comblée par un feutre de fibres céramiques (306) préalablement à la densification de la préforme fibreuse.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les bras de carter sont maintenus assemblés sur la virole externe et sur la virole interne par brasage, co-densification ou liaison mécanique de leurs plateformes respectives dans les ouvertures des viroles.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les bras de carter sont d'abord assemblés sur l'une des viroles en insérant radialement leurs plateformes respectives dans les ouvertures de la virole, puis l'autre virole est assemblée sur ce pré-assemblage ainsi obtenu en faisant coulisser les plateformes opposées des bras de carter dans les ouvertures correspondantes de cette autre virole.
7. Carter (10 ; 10 en matériau composite pour moteur à turbine à gaz, comprenant :
une virole externe (100) comportant une plateforme annulaire (104) destinée à délimiter à l'extérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire (106) destinée à permettre la fixation du carter en amont sur un carter de turbine du moteur ;
une virole interne (200) de diamètre inférieur à la virole externe et comportant une plateforme annulaire (202) destinée à délimiter à l'intérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant le carter et une bride annulaire (204) ; et
une pluralité de bras de carter (300) comportant chacun une pale (302) se terminant à chaque extrémité radiale par une plateforme (304), les plateformes des bras de carter étant assemblées sur les plateformes respectives des viroles.
8. Carter selon la revendication 7, dans lequel les plateformes des viroles comportent chacune une pluralité d'ouvertures (112, 210) dans lesquelles sont insérées les plateformes des bras de carter.
9. Carter selon la revendication 8, dans lequel les ouvertures d'au moins l'une des viroles sont débouchantes à une extrémité axiale de la plateforme correspondante.
10. Carter (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la bride (106) de la virole externe (100) comprend un épaulement amont (108) pour la fixation du carter en amont sur le carter de turbine et un épaulement aval (110) pour la fixation du carter en aval sur une tuyère du moteur.
11. Carter (100 selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la bride (106') de la virole externe (1000 s'étend axialement vers l'aval au-delà d'un bord de fuite (308) des bras de carter (300) pour former la tuyère du moteur.
12. Carter (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel la bride (204) de la virole interne (200) comprend un épaulement amont (206) pour la fixation du carter en amont sur un capot de fermeture et un épaulement aval (208) pour la fixation du carter en aval sur un corps central du moteur.
13. Carter (10') selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel la bride (2040 de la virole interne (2000 s'étend axialement vers l'aval au-delà d'un bord de fuite des bras de carter pour former un corps central du moteur.
14. Carter selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, dans lequel la pale d'au moins l'un des bras de carter est creuse.
15. Carter selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, dans lequel les viroles et les bras de carter sont en matériau composite à matrice céramique.
16. Carter selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce qu'il forme une seule et même pièce.
17. Carter selon l'une quelconque des revendications 7 à 16, caractérisé en ce qu'il constitue un carter d'échappement.
18. Moteur aéronautique à turbine à gaz comprenant un carter (10 ; 10 selon l'une quelconque des revendications 7 à 17.
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