WO2019038500A1 - Pale pour turbomachine et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2019038500A1
WO2019038500A1 PCT/FR2018/052083 FR2018052083W WO2019038500A1 WO 2019038500 A1 WO2019038500 A1 WO 2019038500A1 FR 2018052083 W FR2018052083 W FR 2018052083W WO 2019038500 A1 WO2019038500 A1 WO 2019038500A1
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WO
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wall
preform
blade
insert
fin
Prior art date
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PCT/FR2018/052083
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Inventor
Jacky Novi Mardjono
Norman Bruno André Jodet
Radu MIHALACHE
Romulus Petcu
Valentin Silivestru
Cristian Mihail STANICA
Lucia Raluca VOICU
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
Institutul National De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present disclosure relates to gas turbine blades, and more particularly to a method of manufacturing a turbine engine blade, such as a guide blade blade output, and such a blade.
  • a turbine engine blade such as a guide blade blade output
  • Such a blade can be used in an aircraft turbine engine.
  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a turbine engine blade, such as a guide blade blade output, comprising the following steps:
  • a turbomachine blade generally comprises a foot and a blade extending from the foot, the blade being the profiled part of the blade whose role is essentially aerodynamic.
  • a wall preform is a preform designed to form, at the end of the manufacturing process, a wall of the blade.
  • the or “a” wall preform designates, depending on the context, the first or the second wall preform, or more generally each of the wall preforms.
  • the wall preform is fibrous in that it comprises fibers, for example in the form of one or more plies each comprising one or more superposed plies, a ply being a two-dimensional assembly of fibers.
  • the preform may be pre-impregnated or subsequently impregnated so as to form a composite material.
  • the matrix of said material, which surrounds the fibers, can be in particular an organic resin, polymer or plastic.
  • the first and the second preform may have in common one or more plies, said plies then having a portion belonging to the first preform and a portion belonging to the second preform.
  • the core is an element inserted between the first and second preforms and forming a counter mold to define the inner shape of the blade.
  • the blade formed is, after removing the core, at least partly hollow.
  • the core may be a core of fixed shape or a core of adaptable shape, for example inflatable, which allows to exert on the inside of the blade a specific pressure.
  • the intersection between the first wall preform and the second wall preform may form the leading edge and / or the trailing edge of the blade.
  • the reinforcing structure may be disposed away from the leading edge and / or the trailing edge.
  • the reinforcing structure may be disposed on the first wall preform at the same time as the core, in which case the reinforcing structure defines, together with the core, the inner shape of the blade.
  • the reinforcing structure can be inserted between the first wall preform and the second wall preform after removing the core, in which case the reinforcing structure can be inserted into the space left free by the core.
  • the core can be removed or destroyed on site.
  • the curing treatment may comprise a heat treatment, typically a rise in temperature.
  • a heat treatment fluidizes the material whose fibers are pre-impregnated, so as to form a matrix around said fibers, and then to cook until it hardens.
  • the curing treatment may comprise the injection of a matrix around the fibers, the curing of the matrix then making it possible to maintain the shape of the fibers, thus to harden the preform.
  • the blade thus formed is, because of its composite nature and its geometry at least partially hollow, particularly light, which reduces the engine consumption and its polluting emissions.
  • the reinforcing structure provides longitudinal flexibility of the blade and allows it to withstand sufficiently imposed displacements occurring during design incidents, in particular the loss of a fan blade.
  • this method can be implemented using an autoclave, which allows not only to achieve a blade whose constituents have a high density and high compactness and are optimized with respect to the orientation of fibers, but also to realize simultaneously a series of several blades within the same cycle of production.
  • the method of manufacture includes inserting a leading edge stiffener and / or a trailing edge stiffener prior to applying the cure treatment.
  • the leading edge stiffener or the trailing edge stiffener designates, depending on the context, the leading edge stiffener or the trailing edge stiffener, or more generally each of these stiffeners.
  • the stiffener may be located at the intersection between the first preform and the second preform. The stiffener aims to stiffen, respectively, the leading edge and / or the trailing edge of the blade. More precisely, thanks to the stiffener, the eigenfrequencies of the blade can be moved away from the critical range of frequencies that are solicited during design incidents.
  • the leading edge stiffener and / or the trailing edge stiffener comprises, before applying the hardening treatment, a wound fibrous preform.
  • the fibrous preform can be wrapped around a support or on itself.
  • the fiber preform may, for example, form a tube prior to the application of the curing treatment.
  • the fibrous preform may comprise one or more plies, in particular a monolayer ply comprising a single ply.
  • the fiber preform may be pre-impregnated, possibly of the same matrix as the wall preforms.
  • the stiffener may further change shape during the curing treatment.
  • the reinforcing structure is disposed between the first wall preform and the second wall preform after the application of the curing treatment, and a second curing treatment is applied to harden the reinforcing structure.
  • the curing treatment first curing treatment
  • the curing treatment essentially aims at curing the first and second wall preforms.
  • the reinforcement structure is inserted between said wall preforms after this, and is in turn cured by the second curing treatment.
  • the reinforcing structure before the reinforcing structure is subjected to any of the curing treatments, the reinforcing structure comprises a coiled fibrous preform.
  • the fibrous preform can be wrapped around a support or on itself.
  • the fibrous preform may, for example, form a tube prior to applying the curing treatment.
  • the preform may comprise one or more plies, in particular a monolayer ply comprising a single ply.
  • the reinforcing structure may comprise several fibrous preforms, in particular one or more such tubes, possibly assembled to each other.
  • the reinforcing structure may comprise at least three tubes forming a H-structure, for example extending longitudinally in the blade. The reinforcing structure may change shape during the curing treatment it undergoes.
  • the reinforcing structure is in contact with a first wall formed from the first wall preform and / or a second wall formed from the second wall preform. It is understood that said hardening treatment takes place while the reinforcing structure is disposed between the first and the second wall, so as to create a connection between the reinforcing structure and at least one of the wall preforms, in particular via the interpenetration of the matrices.
  • the first wall preform comprises a first portion of a ply of fibers
  • the second wall preform comprises a second portion of the same ply of fibers, said ply forming, at the intersection between the first and second wall preforms, the leading edge or the trailing edge of the blade.
  • the first wall preform and / or the second wall preform comprises a plurality of mutually overlapping fiber webs.
  • the plurality of plies makes it possible to reinforce the parts of the blade that are the most stressed while relieving the less stressed, and to facilitate the manufacture of the plies. Due to the fact that the layers overlap, the stresses are suitably transmitted inside the wall preform concerned.
  • the present disclosure also relates to a composite blade for a turbomachine, such as an outlet guide vane blade, comprising a first wall having a fibrous reinforcement, a second wall having a fibrous reinforcement, and a reinforcing structure arranged. between the first wall and the second wall.
  • the blade can be made using the method described above and have one or more of the properties described above.
  • the blade comprises a leading edge stiffener and / or a trailing edge stiffener, at the intersection between the first wall and the second wall.
  • the present disclosure relates to an insert for fixing a component on a turbomachine support, the insert being configured to be assembled to the component and the support and comprising a bushing configured to receive a fastener, and at least one fin projecting transversely of the sleeve.
  • a turbomachine support is a support that can be used in a turbomachine.
  • the insert, or the sleeve extends generally along an axis.
  • the axial direction corresponds to the direction of the axis of the insert and a radial direction is a direction perpendicular to this axis and intersecting this axis.
  • an axial plane is a plane containing the axis of the insert and a radial or transverse plane is a plane perpendicular to this axis.
  • a circumference is understood as a circle belonging to a radial plane and whose center belongs to the axis of the insert.
  • a tangential or circumferential direction is a direction tangent to a circumference; it is perpendicular to the axis of the insert but does not pass through the axis.
  • the adjectives inside and outside are used with reference to a radial direction so that the inner part of an element is, in one direction radial, closer to the axis of the insert than the outer part of the same element.
  • the fin may be a circumferentially delimited collar portion; the fin does not go around the bush completely.
  • the fin may take the general shape of a plate or sheet, flat or curved.
  • the fin may extend substantially in a transverse plane.
  • the socket may be configured to receive a fixing member.
  • the fastener may be integral with the socket and / or formed permanently with the socket.
  • the fastener can also be separated from the socket.
  • the fixing member possibly integrated in the socket, allows the attachment of the component to the support via the insert and more particularly via the socket.
  • the insert can be assembled directly or indirectly to the component and the support.
  • the insert can be assembled directly to the component, for example embedded in the component, or indirectly assembled to the support, for example by means of the fastener.
  • the component and the support can be inverted in the previous example.
  • the insert comprises a sleeve and a fin projecting transversely of the sleeve
  • the insert can serve as a fixing intermediate between the component and the support.
  • the fin reinforces the connection between the component and the support in the vicinity of the bushing, compensates for any breakage of the component or the support by deformation of the fin and displaces the critical zone of the bushing towards the end. distal to the winglet.
  • the component is more resistant to displacements imposed on it by the support and vice versa.
  • the socket comprises at least two substantially symmetrical sections of revolution and different outer diameters, the sections being assembled together in an axial direction of the sleeve.
  • the axis of symmetry of the two sections is preferably the axis of the bushing, preferably coinciding with the axis of the insert. It follows a better axial integration of the insert in the component and / or the support.
  • the socket comprises a threaded internal portion and the fastener comprises a threaded rod.
  • the internally threaded portion is configured to cooperate with a threaded rod of the fastener. Fixing between the component and the support can be dismantled.
  • the fastener may form a non-removable fastener and may be, for example, a rivet, a pin, a detent pawl, etc.
  • the fin has a decreasing axial thickness from the sleeve to the distal end of the fin. This makes it possible to provide an appropriate transition between the structure of the insert and the structure of the component. According to one example, said thickness may decrease in steps: in this case, the fin may have at least two fin sections each of constant axial thickness, the thickness of each fin section being strictly less than the thickness. of the wing section adjacent to the socket.
  • the fin in cross section, extends circumferentially between two tangents of the sleeve parallel to each other.
  • the transverse size of the bushing is limited and the sleeve can be judiciously oriented so that the fin has effect in only certain directions.
  • the fin can to extend continuously between said two tangents.
  • the fin may occupy the entire interval between said two tangents.
  • the insert is made of metal. This term encompasses metal alloys.
  • the present disclosure also relates to a turbomachine assembly comprising a component and an insert as previously described, the insert being assembled to the component.
  • the component is made of composite material having a fibrous reinforcement in the form of folds, and the fin is held, on both sides in an axial direction, between some of said folds.
  • the insert is integrated into the component and the fin allows a good anchoring of the insert in the component. This results in a better distribution of the forces within the component in the event of an incident, thus in a reduction of the stresses to which the component is submitted.
  • the insert is provided on one side of the component and the fin extends to an opposite side of the component.
  • the fin is thus directed towards the inside of the component and makes it possible to better accommodate displacements between the support, where the displacements are imposed, and the inside of the component, which as such can withstand the imposed displacements.
  • the component is a turbomachine blade.
  • the component can be an OGV.
  • the insert can form a fixing interface between an OGV made of composite material and a metal casing, the accommodating insert, by its deformation and in particular the deformation of the fin, the displacements imposed by the casing. which the OGV would not resist otherwise.
  • the blade comprises at least one platform and a blade extending from the platform, and the insert is housed in the platform.
  • the attachment of the insert on the turbomachine support, generally a housing, is easy.
  • the platform is preferably made in one piece with the blade. More particularly, when the fin is held, on both sides in an axial direction, between certain plies of the composite blade, said plies preferably extend continuously from the platform to the blade. Thus, the distribution of the constraints in the dawn is optimal.
  • the component may be a protective panel, for example composite material, for example an acoustic panel.
  • the present disclosure also relates to an assembly comprising a turbomachine support and an insert as described above, assembled to the support.
  • This set may have all or some of the features previously described with respect to the assembly comprising the component and the insert, mutatis mutandis.
  • the present disclosure relates to an insert for fixing a component on a turbomachine support, the insert being configured to be assembled to the component and the support and comprising a bushing configured to receive a fastener, the sleeve comprising a first tubular wall and a second wall arranged around at least a portion of the first wall, the second wall having a first end connected to the first wall and a second free end.
  • a turbomachine support is a support that can be used in a turbomachine.
  • the insert extends generally along an axis.
  • the axial direction corresponds to the direction of the axis of the insert and a radial direction is a direction perpendicular to this axis and intersecting this axis.
  • an axial plane is a plane containing the axis of the insert and a radial or transverse plane is a plane perpendicular to this axis.
  • a circumference is understood as a circle belonging to a radial plane and whose center belongs to the axis of the insert.
  • a tangential or circumferential direction is a direction tangent to a circumference; it is perpendicular to the axis of the insert but does not pass through the axis.
  • the adjectives inside and outside are used with reference to a radial direction so that the inner part of an element is, in a radial direction, closer to the axis of the insert as the outer part of the same element.
  • the socket may be configured to receive a fastener.
  • the fastener may be integral with the socket and / or formed permanently with the socket.
  • the fastener can also be separated from the socket.
  • the fixing member possibly integrated in the socket, allows the attachment of the component to the support via the insert and more particularly via the socket.
  • the insert can be assembled directly or indirectly to the component and the support.
  • the insert can be assembled directly to the component, for example embedded in the component, or indirectly assembled to the support, for example by means of the fastener.
  • the component and the support can be inverted in the previous example.
  • the first and second walls of the sleeve form a double wall that can be deformed, in particular thanks to the free end of the second wall.
  • the relative deformation of the first and second walls absorbs the differential deformations between the component and the support, which reduces the mechanical stress induced on the component by the support (or vice versa).
  • the insert further strengthens the area of attachment between the component and the support. It is therefore possible to provide, for the component, a less resistant material than in the state of the art since, thanks to the insert, the mechanical stresses of the component itself are attenuated.
  • such an insert assembled to an OGV composite material, is able to ensure the resistance of the OGV in response to displacements imposed by the crankcase. on which the OGV is fixed, said casing forming a turbomachine support.
  • the sleeve comprises at least two substantially symmetrical sections of revolution and different outer diameters, the sections being assembled together in an axial direction of the sleeve.
  • the axis of symmetry of the two sections is preferably the axis of the bushing, preferably coinciding with the axis of the insert. It follows a better axial integration of the insert in the component and / or the support.
  • the socket comprises a threaded internal portion and the fastener comprises a threaded rod. Fixing between the component and the support can be dismantled.
  • the fastener may form a non-removable fastener and may be, for example, a rivet, a pin, a detent pawl, etc.
  • the second wall is remote from the first wall.
  • a space is provided between the second wall and the first wall. This characteristic is understood in the initial state of the insert, before deformation.
  • the second wall therefore has more freedom to move relative to the first wall, which makes the insert more effective to absorb a wide range of deformations.
  • first and second walls are facing each other in a transverse direction.
  • the respective axial positions of the first and second walls overlap or are identical.
  • the second wall is tubular.
  • the second wall may be coaxial with the first wall. The deformation of the second wall can therefore be effected efficiently in all radial directions.
  • the insert comprises at least one fin projecting transversely of the first wall.
  • the fin may be a circumferentially delimited collar portion; the fin does not go around the bush completely.
  • the fin may take the general shape of a plate or sheet, flat or curved.
  • the fin may extend substantially in a transverse plane.
  • the fin reinforces the connection between the component and the support in the vicinity of the sleeve, to compensate for any breakage of the component or the support by deformation of the fin and to move the critical zone of the sleeve towards the distal end of the winglet.
  • the component is more resistant to displacements imposed on it by the support and vice versa.
  • the second wall may project from the fin in an axial direction of the sleeve.
  • the second wall may project from the fin in the same direction as the first wall.
  • the fin has a decreasing axial thickness from the sleeve towards its distal end. This makes it possible to provide an appropriate transition between the structure of the insert and the structure of the component. According to an example, said thickness may decrease in steps: in this case, the fin may have at least two fin sections each of constant axial thickness, the thickness of each fin portion being strictly less than the thickness of the adjacent fin section on the side of the socket.
  • the insert comprises at least two fins.
  • the fins may be identical or similar, in particular as previously described.
  • a second wall may project from each of the fins.
  • the fin in cross section, extends circumferentially between two straight lines parallel to each other and defining a transverse plane.
  • the transverse size of the bushing is limited and the sleeve can be judiciously oriented so that the fin has effect in only certain directions.
  • the fin may extend continuously between said two straight lines.
  • the fin may occupy the entire interval between said two straight lines.
  • the insert is made of metal. This term encompasses metal alloys.
  • a fillet is provided between the first wall and the second wall, at the first end of the second wall.
  • the fillet facilitates the deformation of the second wall relative to the first wall, which makes the insert even more effective in absorbing the relative displacements of the component and the support.
  • the socket comprises a base of which the first tubular wall projects axially, a fillet being provided between the first wall and the base.
  • the fillet provided at the junction of the base and the first wall, facilitates the deformation of the first wall relative to the base, which makes the insert even more effective to absorb the relative movements of the component and the support.
  • the present disclosure also relates to a turbomachine assembly comprising a component and an insert as previously described, the insert being assembled to the component.
  • the component is made of composite material having a fibrous reinforcement in the form of folds, and the fin is held, on both sides in an axial direction, between some of said folds.
  • the insert is integrated in the component and the fin allows a good anchoring of the insert in the component. This results in a better distribution of the forces within the component in the event of an incident, thus in a reduction of the stresses to which the component is subjected.
  • the insert is provided on one side of the component and the fin extends to an opposite side of the component.
  • the fin is thus directed towards the inside of the component and makes it possible to better accommodate displacements between the support, where the displacements are imposed, and the inside of the component, which as such can withstand the imposed displacements.
  • the component is a turbomachine blade.
  • the component can be an OGV.
  • the insert can form a fixing interface between an OGV made of composite material and a metal casing, the accommodating insert, by its deformation and in particular the deformation of the fin, the displacements imposed by the casing. which the OGV would not resist otherwise.
  • the blade comprises at least one platform and a blade extending from the platform, and the insert is housed in the platform.
  • the attachment of the insert on the turbomachine support, generally a housing, is easy.
  • the platform is preferably made in one piece with the blade. More particularly, when the fin is held, on both sides in an axial direction, between certain folds of the composite blade, said pleats preferably extend continuously from the platform to the blade. Thus, the distribution of the constraints in the dawn is optimal.
  • the component may be a protective panel, for example composite material, for example an acoustic panel.
  • the present disclosure also relates to an assembly comprising a turbomachine support and an insert as described above, assembled to the support.
  • This set may have all or some of the features previously described with respect to the assembly comprising the component and the insert, mutatis mutandis.
  • FIG. 1 shows a stiffener seen in section, according to one embodiment
  • FIGS. 3A to 3D illustrate, schematically and in cross-section, steps of a method for manufacturing a blade according to one embodiment
  • FIG. 4 illustrates, in perspective and schematically, a blade according to one embodiment
  • FIG. 5 is a sectional view along the plane V-V of Figure 4.
  • FIG. 6 represents a schematic section of a turbomachine
  • FIG. 7 shows, in axial section of the turbomachine, an OGV fixed on a housing according to one embodiment
  • FIG. 8 is an axial sectional view of a first insert according to one embodiment
  • FIG. 9 is a top view of the first insert, in the direction IX of Figure 8.
  • FIG. 10 is a detailed view of the zone X of FIG. 7 and shows, in axial section, the integration of the first insert;
  • FIG. 11 schematically illustrates an example of deformation of the assembly of FIG. 7, in zone X;
  • FIG. 12 is an axial sectional view of a second insert according to one embodiment
  • FIG. 13 is a bottom view of the second insert, in the direction XIII of Figure 12;
  • FIG. 14 is a detailed view of zone XIV of FIG. 7 and shows, in axial section, the integration of the second insert;
  • FIGS. 15A-15D schematically illustrate different examples of deformation of the assembly of FIG. 7, in zone XIV.
  • FIGS. 1 to 5 An embodiment of a method for manufacturing a turbine engine blade will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the stiffener 10 comprises a fibrous preform 12 wound on itself, so as to form a tube.
  • the fibrous preform 12 comprises a single single layer of fibers, that is to say here a single two-dimensional fold.
  • the fibers may be carbon fibers.
  • the fold is preferably a woven fold.
  • the fiber preform 12 may be pre-impregnated, for example with a matrix of polymer resin, for example epoxy resin, polyester, bismaleimide, polyimide, etc.
  • the length of the stiffener 10 may be substantially equal to the desired length for the blade to be manufactured.
  • a reinforcement structure is provided.
  • the manufacture of a reinforcing structure according to one embodiment is illustrated schematically in FIGS. 2A to 2D.
  • the reinforcing structure 18 comprises a frame 14, for example of the type shown in Figure 2A.
  • the armature 14 comprises two pairs of uprights 14a, the pairs of uprights 14a being interconnected, here transversely, by two pairs of sleepers 14b. Within each pair, the uprights 14a (respectively the cross members 14b) are adjacent. The pairs of uprights 14a are here parallel to each other. Each pair could be replaced by a single upright or a single crossbar, respectively, or more uprights and cross members, respectively.
  • the armature 14 is in the general form of H.
  • the H-shaped structure makes the armature 14 resistant to so-called "in-plane” deformations, in particular to compressive and tensile stresses. or bending in the plane defined by the H, and relatively resistant to so-called "off-plane” deformations, in particular torsion or bending forces that tend to cause the armature 14 to come out of its original plane.
  • the armature 14 can be arranged in the blade without any particular effort.
  • the armature 14 is itself formed of a composite material, for example in the form of one or more plies each comprising a fold wound, or several folds superimposed and wound.
  • the structure and / or the composition of the reinforcement 14 may be that of the composite materials already mentioned.
  • the armature 14 is rigid, which may result, for example, from treatments or firing 20 previous ones.
  • the length of the armature 14, in particular the uprights 14a, may be substantially equal to the desired length for the blade to be manufactured, in the final state.
  • the reinforcement structure 18 may be provided in the case where the blade is previously formed, it may be preferable to provide a reinforcement length 14 at least twice the length of the blade; in this way, the uprights 14a can be inserted into the blade until they protrude from the other side, then pulled to allow insertion of the useful part of the reinforcing structure 18, the excess parts being in fine removed.
  • the inventors have found experimentally that the fact of arranging the reinforcing structure 18 by traction and not by pushing damaged less said structure.
  • the reinforcing structure 18 comprises at least one fiber preform 16 wound around the frame 14, in particular wound around each upright 14a and each cross 14b.
  • the reinforcing structure 18 may comprise as many fiber preforms as uprights 14a and sleepers 14b.
  • the fiber preform 16 comprises, in this embodiment, a single single layer of fibers, that is to say also a single fold.
  • the fibers may be carbon fibers.
  • the fold is preferably a woven fold.
  • the fiber preform 16 may be pre-impregnated, for example with a polymer resin matrix.
  • the winding of at least one fibrous preform 16 around the armature 14 makes it possible to obtain the reinforcement structure 18 illustrated in front view in FIG. 2C and, in section along the plane IID-IID, on Figure 2D.
  • a first mold part 20 is provided, on which a first wall preform 30 is provided. If necessary, the first mold part 20 may be previously lubricated.
  • the first wall preform 30 is a fibrous preform. In this embodiment, the first wall preform 30 is intended to form the extrados wall 30 'of the blade.
  • the first wall preform 30 comprises a sheet of extrados fibers 32.
  • the sheet of extrados fibers 32 may be a pre-impregnated sheet comprising fibers, for example carbon fibers, coated with a matrix, for example a polymer resin.
  • a web of leading edge fibers 34 and a sheet of trailing edge fibers 36 on the side of the edge are also available. etching and trailing edge of the first mold portion 20.
  • the leading edge and trailing edge plies 34, 36 may be of composition and structure identical or similar to the sheet of extrados fibers 32.
  • the extrados fiber plies 32 and the leading edge 34 overlap each other. Independently, the webs of extrados fibers 32 and trailing edge 36 also overlap. The overlapping areas locally improve the resistance of the blade and the continuity between the layers.
  • the first wall preform 30 comprises, in addition to the sheet of extrados fibers 32, a first portion of the ply of leading edge fibers 34 and a first portion of the trailing edge fiber web. 36. As illustrated in FIG. 3A, a second part of said plies protrudes from the cavity of the blade in the first mold part 20.
  • the sheet of extrados fibers 32 comprises four plies, here each made according to a bidirectional weaving serge type (in English "twill") and whose orientation is alternately shifted by 45 ° from one fold to another, as is apparent from the alternation of lines on the detail of Figure 3A.
  • the leading edge fiber web 34 and the trailing edge fiber web 36 are identical in structure.
  • these plies 34, 36 each comprise four plies, more precisely two folds of serge type, with an orientation offset by 45 °, enclosing two unidirectional folds.
  • other structures can be used.
  • the first wall preform 30 and / or each of the sheets which compose it may be positioned on the first mold part 20 in accordance with marks or marks previously provided on the first part. of mold 20.
  • a core 40 is placed on the first wall preform 30.
  • the core 40 is intended to give the blade its inner shape.
  • the core may be an inflatable core capable of exerting a determined back pressure on the inside of the blade during its manufacture.
  • the core 40 can be inflated with any fluid, typically air, water or oil.
  • the core 40 is preferably already shaped (eg, swollen) substantially in the shape that will be its during the curing treatment, so as to prevent a subsequent change of shape from displacing the fiber webs.
  • the core 40 may be lubricated or, as illustrated in FIG. 3B, provided with a release film 38.
  • the release film is, in this example, laid flat under the core 40 and subsequently folded over the core 40, after the core 40 has been put in place on the first
  • a leading edge stiffener 10 and / or a trailing edge stiffener 10 ' may be arranged on the first wall preform 30, respectively at the leading edge. and at the trailing edge.
  • the leading edge stiffener 10 is disposed on the leading edge fiber web 34 and the trailing edge stiffener 10 'on the trailing edge fiber web 36.
  • the trailing edge stiffener 10 ' can be analogous or identical to the leading edge stiffener 10, and have some or all of the detailed properties of the leading edge stiffener 10.
  • the stiffeners 10, 10 ' may be arranged on the first front wall preform, simultaneously or after the core 40. In the present embodiment, because of the presence of the release film 38, it is simpler to have first the stiffeners 10, 10 ', then the release film 38, and finally the core 40, as shown in Figure 3B.
  • the non-stick film is folded over the core 40.
  • the release film 38 surrounds the core 40.
  • the first wall preform 44 is a fiber preform.
  • the second wall preform 44 is intended to form the intrados wall 44 'of the blade.
  • the second wall preform 44 comprises a second portion of the leading edge fiber plies. and trailing edge 34, 36, supra.
  • having a second wall preform 44 on the core 40 includes folding the second portions of the leading edge and trailing edge fiber plies 34, 36, which protrude from the blade on the first mold part 20, on the core 40.
  • the leading edge and trailing edge fiber plies 34, 36 are folded, respectively, around the stiffeners of leading edge and trailing edge 10, 10 '.
  • leading edge and trailing edge fibers plies 34, 36 form, at the intersection between the first and second wall preforms 30, 44, respectively the leading edge and the edge of the wall. leakage of the blade.
  • plies of leading edge and trailing edge fibers 34, 36 are folded at the level of marks or marks previously provided on the first mold part 20.
  • the second wall preform 44 may comprise a web of intrados fibers 42.
  • the intrados fiber web 42 may be of identical or similar composition and structure to the web of extrados fibers 32.
  • the web of intrados fibers 42 may be arranged between the core 40 and the second portions of the leading edge and trailing edge fiber plies 34, 36 or, as illustrated in FIG. 3D, outside the leading edge and edge fiber plies leakage 34, 36.
  • Markings, marks and / or template can be used to ensure the correct positioning of the intrados fiber web 42.
  • the fibrous composites are generally anisotropic.
  • the orientation of the layers of fibers and / or preforms may be chosen such that said plies and / or preforms have an increased resistance in the directions which are calculated or known to be the most mechanically stressed.
  • fibers may be oriented parallel to the maximum forces.
  • the plies and / or preforms can then be manufactured or cut into the desired shape, given their respective orientations determined.
  • a second mold part 22 is assembled to the first mold part 20 so as to form a mold around the first and second wall preforms 30, 44. If necessary, the second part of mold 22 can be previously lubricated.
  • the first and second wall preforms 30, 44 are then cured, in this case using an autoclave.
  • this curing treatment may be a baking treatment of the matrix of the pre-impregnated preforms or, when the preforms are not pre-impregnated, an injection treatment.
  • the core 40 is removed.
  • this can be done by deflating and removing the core 40 and, where appropriate, the release film 38.
  • the core can be destroyed on site in a manner known per se, in particular by means of a chemical treatment.
  • the reinforcing structure 18 described above is available in the hollow blade thus obtained, more precisely between the first wall preform 30 and the second wall preform 44.
  • the position of the reinforcing structure 18 can be verified at using markers or a template.
  • a second curing treatment is applied to harden the reinforcing structure 18.
  • the second curing treatment may be similar to the first curing treatment.
  • the blade obtained is shown schematically, in perspective, in FIG. 4.
  • the blade is a composite blade comprising a first wall 30 '(extrados wall) having a fibrous reinforcement, obtained from of the first wall preform 30, a second wall 44 '(intrados wall) having a fibrous reinforcement, obtained from the second wall preform 44, and a reinforcing structure 18 disposed between the first wall 30' and the second wall 44 '.
  • the blade comprises a leading edge stiffener 10 and a trailing edge stiffener 10 ', at the intersection between the first wall 30' and the second wall 44 '.
  • the leading edge stiffener 10 and the trailing edge stiffener 10 ' are no longer circular in shape but arcuate in shape. This deformation is due to the pressure of the mold and the back pressure applied by the core 40 during the first curing treatment.
  • Figure 5 shows, in cross section, the reinforcement structure 18 integrated between the first and the second wall 30 ', 44'.
  • the reinforcing structure 18 is in contact with the first wall 30 and / or the second wall 44 ', in this case with these two walls.
  • the second curing treatment can be used to bind the matrix of the reinforcing structure 18 to the matrix of the first wall preform 30 and / or the second wall preform 44.
  • the stiffeners 10, 10 ' there is a change the shape of the reinforcing structure 18, in particular of the fiber preform 16, to adapt to the space available inside the blade.
  • the reinforcing structure 18 between the first and the second wall preforms 30, 44 at the same time as the core or cores, at the step shown in FIG. Figure 3B.
  • a single curing treatment may be necessary, the reinforcing structure 18 being cured and bonded to the blade at the same time that the blade itself is cured.
  • the described embodiment comprises carbon fibers in different parts of the blade.
  • the fibers may be glass fiber, aramid fiber, boron fiber, polyethylene fiber, ceramic fiber, etc.
  • the described embodiment comprises a polymer matrix, in particular of the epoxy type.
  • other materials may be used for the matrix, for example thermosetting polymers, such as polyester, bismaleimide, polyimide, etc., or thermoplastic polymers such as as polycarbonate, etc.
  • the blade described above can be used in a turbomachine whose overall architecture will be described with reference to FIG. 6, which has an axial section of a turbomachine 312.
  • the turbine engine 312 comprises a fan 314 for the air intake.
  • the air flow separates into two. A first portion of the air flow is sent into a low-pressure compressor 316 and then a high-pressure compressor 318. This first portion of the air flow is then injected into a combustion chamber 320, out of which it drives a turbine. 322.
  • a second part of the air flow, at the outlet of the fan 314, is sent, between an outer casing 324 and an inner casing 326, to a rectifier comprising blades 330 to be straightened and then mixed with the gases coming out of the turbine 322.
  • the second part of the air flow may serve, in part, the cooling of the turbine engine 312.
  • a stator vane 330 here an output guide vane or OGV 330, forming an exemplary component within the meaning of the present disclosure, is fixed on the outer casing 324 and on the inner casing 326, each of these housings forming an example of a turbomachine support, or more simply support, within the meaning of this presentation.
  • the OGV 330 comprises at least one platform, here two platforms 332, 334, and a blade 336 extending between the two platforms.
  • the platforms 332, 334 delimit, in a radial direction of the turbomachine, an air passage called cooling vein or secondary vein, as opposed to the primary stream which feeds the combustion chamber 320 (see Figure 6).
  • the blade 336 may be the blade previously described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the OGV 330 is made of composite material having a fibrous reinforcement in the form of folds, embedded in a matrix.
  • the fibrous reinforcement may comprise glass, carbon, aramid or ceramic fibers, etc.
  • the matrix may comprise a resin, for example an epoxy, polyester, bismaleimide or polyimide resin, etc.
  • the folds forming the platforms extend continuously from one platform 332 to the other platform 334, via the blade 336.
  • At least a first insert 100 is used for fixing the OGV 330 on the inner casing 326.
  • the first insert 100 is here housed in the platform 332. This attachment will be detailed with reference to Figures 7 to 11.
  • At least a second insert 200 in this case two second inserts 200, are used for fixing the OGV 330 to the outer casing 324.
  • three or four second inserts 200 may be used for fixing the OGV 330 on the outer casing 324.
  • the second insert 200 is here housed in the platform 334. This attachment will be detailed with reference to Figures 12 to 15D.
  • first and second inserts 100, 200 are described in their initial and nominal state, that is to say in their state during the initial assembly with the OGV 330 and the casing 324, 326, before possible deformation.
  • the first insert 100 comprises a sleeve 110 and at least one fin 120 projecting transversely of the sleeve 110.
  • the sleeve defines an axial direction X and the fin 120 projects in a radial or transverse direction R. More precisely, as can be seen from FIGS. 8 and 9, the fin 120 projects substantially in a transverse plane orthogonal to the axial direction X.
  • the first insert 100 can be made in one piece.
  • the sleeve 110 is substantially symmetrical about the X axis. More particularly, the bushing 110 comprises a base 112 (first section) from which axially projects a first wall 114 (second section).
  • the sleeve comprises at least two substantially symmetrical sections of revolution, namely the base 112 and the first wall 114, of different outer diameters, the sections being assembled together in an axial direction of the sleeve 110.
  • the first wall 114 is tubular, more precisely cylindrical circular section, and has an outer diameter greater than the diameter of the base 112.
  • the outer diameter of the first wall 114 may be equal to one and a half times the outer diameter of the base 112.
  • the base 112 comprises an orifice, here axial, the orifice having a tapping 112a.
  • the bushing is configured to receive a fastener such as a threaded rod 340 (see Figure 10).
  • the first wall 114 also defines an orifice whose inside diameter is greater than the diameter of the orifice of the base 112.
  • the first wall 114 thus delimits a shoulder 112b of the base 112.
  • the shoulder 112b can act as a stop for the fixing member 340.
  • the shoulder 112b may be provided more or less close to the free end of the first wall 114.
  • the fin 120 projects from the first wall 114.
  • the fin 120 protrudes transversely of the sleeve 110 at an axial end of the sleeve 110 opposite the base 112.
  • the successively increasing transverse external diameters of the base 112, the first wall 114 and the fin 120 define steps improving the anchoring of the first insert 100 in the platform 32, more generally in the component that forms the OGV 330.
  • the fin 120 is delimited in the axial direction X and extends in this direction on an axial thickness less than that of the sleeve 110, more precisely on an axial thickness less than that of the first one. wall 114.
  • the fin 120 has an axial thickness E (thickness in the axial direction X) decreasing from the sleeve 110 towards its distal end 126.
  • the fin 120 comprises a first blade section 122, here located flush with the free end of the first wall 114 and extending transversely from the first wall 114.
  • the fin 120 further comprises a second fin portion 124, extending transversely from the first fin portion 122.
  • Each of the fin sections 122, 124 is axial thickness E substantially constant.
  • the axial thickness of the second fin portion 124 is less than the axial thickness of the first fin portion 122 which is located on the side of the bushing 100 relative to the second fin portion 124.
  • This diagram may be repeated by recurrence in case the fin 120 comprises more than two sections. More generally, the maximum axial thickness of a fin portion may be less than the minimum axial thickness of an adjacent fin section on the side of the bushing 110.
  • the axial thickness of the first blade section 122 is equal to about twice the axial thickness of the second blade section 124.
  • the fin 120 extends circumferentially between two tangents D1, D2 of the sleeve 110, parallel to each other.
  • the tangents D1 and D2 are thus taken at diametrically opposite points of the bush 110, if the bush 110 is circular in cross section.
  • the straight lines D1, D2 may be tangent to the bushing 110 in its maximum diameter, here to the first wall 114.
  • the assembly of the first insert 100 to the OGV 330 forming a component and the internal casing 326 forming a support is illustrated in axial section in FIG. 10.
  • the insert is directly assembled to the OGV 330, as will be detailed later, and indirectly assembled to the inner casing 326, here via a threaded rod 340 which engages in the tapping 112a and in a corresponding tapping provided in the inner housing 326, for example.
  • the first insert 100 is housed, or even embedded in the platform 332.
  • the platform 332 comes to contact the radially outer surface of the sleeve 110.
  • the axially free surface of the base 112 is level with a free surface of the platform 332.
  • the axial dimension of the base 112 can be dimensioned more or less long of so that the axially free surface of the base 112 is level with the corresponding free surface of the platform 332.
  • a hole is formed in the platform 332, in the extension of the inner diameter of the first tubular wall 114.
  • FIG. 10 shows sets of folds 332a, 332b, 332c of the fibrous reinforcement of the platform 332.
  • the first insert 100 is integrated into the platform 332 by interposing the fin 120 between folds of the platform 332.
  • the fin 120 is held, on both sides in the axial direction X, by some of said folds.
  • the fibrous reinforcement of the platform 332 is formed by a succession of first and second folds 332a, 332b.
  • third plies 332c may be provided between the first and second plies 332a, 332b.
  • the fin 120 can be held on one side by a first fold 332a, on the other hand by a second fold 332b.
  • the fin 120 may lie in the extension of a third fold 332c.
  • the first insert 100 is provided on one side of the component, here on the upstream side of the OGV 330, and the fin 120 extends in the OGV 330, to an opposite side of the component, here to the downstream side of the OGV 330.
  • the response of the assembly thus formed to an imposed displacement ⁇ of the OGV 330 with respect to the inner casing 326 is shown schematically on the Figure 11, in which the initial or nominal position, which is the position of Figure 10, is shown in dashed lines.
  • the structure of the fibrous reinforcement of the platform 332 has been simplified to a first portion 332a ', on one side of the fin 120, and a second portion 332b', on the other side of the the fin 120 in the axial direction.
  • the composite material of the OGV 330 undergoes a local fracture at the free end 126 of the fin (zone 152), but this fracture is compensated by the plastic deformation of the fin 120 in the direction of displacement ⁇ .
  • the presence of the first insert 100 moves the critical zone of the fixing of the zone 150, near the bushing 110 and more particularly of the first wall 114, to the zone 152, at the interface between the fin 120 and the plies adjacent to the fin 120.
  • the zone 150 shear forces are exerted, to which the composite materials poorly resist, while in the zone 152 are exerted tensile-compression stresses, to which the composite materials resist more.
  • the fin 120 acts as a sacrificial part, which deforms preferentially to limit the deformations of the OGV 330 proper.
  • FIG. 12 to 15D An embodiment of the second insert 200 is illustrated in Figures 12 to 15D.
  • the elements corresponding or identical to those of the first insert 100 will receive the same reference sign, to the number of hundreds, and will not be described again.
  • the second insert 200 comprises all the elements described with respect to the first insert 100. namely a bushing 210, having a base 212 and a first wall 214, and a fin 220. These elements may have all or part of the previously described features. As illustrated in FIG. 12, the second insert 200 can be made in one piece.
  • the sleeve 210 further comprises a second wall 216 arranged around at least a portion of the first wall 214, the second wall 216 having a first end 216a connected to the first wall 214 and a second end 216b free, here on the side of the base 212.
  • the second wall 216 is at a distance from the first wall 214. More specifically, the first and second walls 214, 216 are facing each other in a transverse direction R and leave a gap between them. space.
  • the second wall 216 is tubular. In this case, the second wall 216 extends coaxially to the first wall 214, outside thereof, around the axis X.
  • the second insert may comprise at least two fins, in this case two fins 220.
  • the two fins 220 are identical, so what has been said or will be said about one of the 220 fins also applies to the other unless otherwise noted.
  • the fins 220 could differ from each other.
  • the fins 220 may be distributed circumferentially around the sleeve 210, regularly or not.
  • the two fins 220 are diametrically opposed and both extend in the same radial direction R, in opposite directions on either side of the sleeve 210 ( Figure 13).
  • the boundary of a fin 220 particularly to distinguish it from another fin, may be defined by a change in shape of the distal end 226 of the fin 220 in the circumferential direction.
  • the fins 220 extend circumferentially between two straight lines D1, D2 parallel to each other and defining a transverse plane, in this case the plane of FIG. 13.
  • the straight lines D1, D2 also delimit, in this embodiment, the fins 220.
  • the straight lines D1, D2 may be chosen to be further away from the axis X of the bushing 212 than the second wall 216, so that the shape fins 220 does not interfere with the attachment of the second wall 216 on the fins 220.
  • the second wall 216 projects from the fin 220 in the axial direction X of the sleeve 210.
  • the first end 216a of the second wall 216 is connected to the first wall 214 via the fin 220, in this case via the first fin section 222.
  • the second wall 216 projects from an intermediate portion of the vane 220.
  • the free end of the vane 220 extends radially beyond (that is to say outside) the second wall 216.
  • a fillet 230 is provided between the first wall 214 and the second wall 216, at the first end 216a of the second wall 216.
  • a fillet 232 is provided between the first wall 214 and the base 212 of which the first wall 214 is axially projecting.
  • Each of the leaves 230, 232 may be substantially annular. The usefulness of these holidays 230, 232 will be highlighted later.
  • the assembly of the second insert 200 to the OGV 330 forming a component and to the outer casing 324 forming a support is illustrated in axial section in FIG. 14 and can be done, mutatis mutandis, as the assembly of the first insert 100 to the OGV 330 forming a component and the internal casing 326 forming a support.
  • the second insert 200 is directly assembled to the OGV 330 and indirectly assembled to the casing. external 324, here via a threaded rod 340 which engages in the tapping 212a and in a corresponding tapping provided in the outer casing 324, for example.
  • the structure of the fibrous reinforcement of the platform 334 has been simplified into a first portion 334a ', on one side of the fin 220, and a second portion 334b' on the other side of the the fin 220 in the axial direction.
  • the second insert 200 is housed in the platform 334.
  • the platform 334 comes into contact with the radially outer surface of the sleeve 210, in this case in contact with the second wall 216.
  • the second end 216b of the second wall 216 is flush with a free surface of the platform 334.
  • the base 212 extends axially beyond the second wall 216; thus, when the assembly is fixed, the second insert 200 comes directly into contact with the housing 324, which reinforces the attachment, in particular if the second insert 200 and the inner housing 324 are in similar materials, for example metal or metal alloy.
  • a hole is formed in the platform 334, in the extension of the inner diameter of the first tubular wall 214.
  • the second insert 200 is arranged in the component, here in the OGV 330, so that the transverse direction R in which the fins 220 extend corresponds to an upstream direction. -aval of the OGV 330.
  • FIG. 15A deals with the case of an axial displacement ⁇ , that is to say in a radial direction of the turbomachine, aiming at bringing the outer casing 324 of the OGV 330.
  • the composite material of the OGV 330 undergoes a local fracture at the free end 226 of the fin (zone 252), but this fracture is compensated by the deformation fin plastic 220 in the direction of displacement ⁇ .
  • the presence of the second insert 200 moves the critical zone of the attachment of the zone 254, along the second wall 216, to the zone 252, at the interface between the fin 220 and the folds adjacent to the 220.
  • zone 254 shear forces are exerted, to which the composite materials poorly resist, while in the zone 252 exert tensile-compression stresses, to which the composite materials are more resistant.
  • This mechanism also occurs in the case of an axial displacement ⁇ in the opposite direction, as illustrated in FIG. 15B. In this case, however, there is also a bending of the second wall 216 facilitated by the leave 230. Precisely, the second end 216b deviates from the first wall 214 so as to limit the deformation of the second part 334b 'of the platform 334, which adjoins him.
  • the second wall 216 plays the role of sacrificial part, which deforms preferentially to limit the deformation of the OGV itself.
  • the The deformation obtained may be of the type shown in FIG. 15C.
  • the first wall 214 flexes in the transverse direction R, possibly to the point of taking an S-shape. This deflection is facilitated not only by the leave 230 between the first and second walls 214, 216, but also by the fillet 232 between the first wall 214 and the base 212. This deflection decreases the shear stress in a zone 250, in the vicinity of the sleeve 210 and more particularly the first wall 214.
  • the first wall 214 plays the role of sacrificial part, which deforms preferentially to limit the deformation of the OGV itself.
  • the second wall 216 may form a stop at the deflection of the first wall 214 in the direction of the relative displacement ⁇ .
  • the presence of such a stop is to be taken into account in the design of Hnsert 200, it being understood that if the platform 334 was finer in the axial direction X, the second wall 216 could be less extensive in the axial direction X and, as a result, allow greater deflection of the first wall 214, which could even go beyond the second wall 216.
  • the second insert 200 is twisted globally, so that the first wall 214 is no longer coaxial with the second wall 216
  • the first and second walls 214, 216 act as sacrificial parts, which preferentially deform to limit the deformation of the OGV proper.
  • the first wall 214 follows the rotation imposed by the outer casing 324 while the second wall 216 remains, to a certain extent, closer to its initial orientation.
  • Such relative offsetting of the first and second walls 214, 216 is facilitated by the leave 230 and limits the impact of the rotation on the first and second parts 34a ', 34b' of the platform 334.
  • first and / or second insert makes it possible to accommodate differential displacements of the order of ten millimeters without rupture, whereas an identical OGV without such an insert previously only withstood 'to displacements of the order of a millimeter.
  • the first and second inserts 100, 200 may be metal or metal alloy, for example T16AI4V. More generally, the materials of the first and second inserts 100, 200 may have all or some of the following characteristics:
  • the coefficient of thermal expansion of the insert may be less than or equal to 10 ⁇ 10 -6 / ° C., the coefficient of thermal expansion of the component being generally low.
  • the fixing of an OGV 330, forming a component, on a casing 324, 326 of a turbomachine, forming a support is only one example of setting first and second inserts 100, 200.
  • the role and characteristics of the support and the component can be interchanged.

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Abstract

Procédé de fabrication d'une pale pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, comprenant les étapes suivantes:- disposer une première préforme de paroi, fibreuse, sur une première partie de moule (20); - placer au moins un noyau sur la première préforme de paroi; - disposer une deuxième préforme de paroi (44), fibreuse, sur le noyau; - assembler une deuxième partie de moule (22) à la première partie de moule (20) de façon à former un moule autour des première et deuxième préformes de paroi; - appliquer un traitement de durcissement des première et deuxième préformes de paroi; - enlever le noyau; - disposer une structure de renfort entre la première préforme de paroi et la deuxième préforme de paroi (44).

Description

Pale pour turbomachine et son procédé de fabrication
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] Le présent exposé concerne les pales de turbines à gaz, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'une pale pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, ainsi qu'une telle pale. Une telle pale peut être employée dans une turbomachine d'aéronef.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
[0002] Dans des domaines tels que l'aéronautique, l'allégement des appareils est une préoccupation constante des constructeurs. Par exemple, dans les moteurs d'avion, il est connu de remplacer certaines aubes métalliques par des aubes en matériau composite, qui ont l'avantage d'être plus légères.
[0003] Cependant, les aubes composites rompent plus facilement que les aubes métalliques lorsqu'elles sont soumises à des déformations imposées. Or, les autorités de certification imposent aux moteurs de résister raisonnablement à certains incidents de dimensionnement tels que la perte d'une aube de soufflante ou l'ingestion d'un oiseau de taille moyenne. En particulier, ces incidents induisent des déplacements du carter du moteur qui sollicitent fortement les aubes de guidage en sortie (en anglais Outlet Guide Vanes, ci-après OGV) situées dans la veine de refroidissement, juste en aval de la soufflante.
[0004] Ainsi, actuellement, il n'est pas possible de remplacer les OGV métalliques classiques par des aubes composites car ces dernières ne résisteraient pas suffisamment aux déplacements imposés survenant lors de ce type d'incidents.
[0005] Il existe donc un besoin pour un nouveau type d'aube de turbomachine. P T/FR2018/052083
2
PRÉSENTATION DE L'INVENTION
[0006] A cet effet, le présent exposé concerne un procédé de fabrication d'une pale pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, comprenant les étapes suivantes :
- disposer une première préforme de paroi, fibreuse, sur une première partie de moule ;
- placer au moins un noyau sur la première préforme de paroi ;
- disposer une deuxième préforme de paroi, fibreuse, sur le noyau ; - assembler une deuxième partie de moule à la première partie de moule de façon à former un moule autour des première et deuxième préformes de paroi ;
- appliquer un traitement de durcissement des première et deuxième préformes de paroi ;
- enlever le noyau ;
- disposer une structure de renfort entre la première préforme de paroi et la deuxième préforme de paroi.
[0007] Une aube de turbomachine comprend généralement un pied et une pale s'étendant à partir du pied, la pale étant la partie profilée de l'aube dont le rôle est essentiellement aérodynamique.
[0008] Une préforme de paroi est une préforme visant à former, à l'issue du procédé de fabrication, une paroi de la pale. Dans la suite, « la » ou « une » préforme de paroi désigne, selon le contexte, la première ou la deuxième préforme de paroi, ou plus généralement chacune des préformes de paroi.
[0009] La préforme de paroi, ou plus simplement préforme, est fibreuse en ce qu'elle comprend des fibres, par exemple sous forme d'une ou plusieurs nappes comprenant chacune un ou plusieurs plis superposés, un pli étant un assemblage bidimensionnel de fibres. La préforme peut être pré-imprégnée ou imprégnée postérieurement, de façon à former un matériau composite. La matrice dudit matériau, qui entoure les fibres, peut être en particulier une résine organique, polymère ou plastique.
[0010] La première et la deuxième préforme peuvent avoir en commun une ou plusieurs nappes, lesdites nappes ayant alors une partie appartenant à la première préforme et une partie appartenant à la deuxième préforme.
[0011] Le noyau est un élément inséré entre les première et deuxième préformes et formant un contre-moule visant à définir la forme intérieure de la pale. Ainsi, la pale formée est, après avoir enlevé le noyau, au moins en partie creuse. Le noyau peut être un noyau de forme fixe ou un noyau de forme adaptable, par exemple gonflable, ce qui permet d'exercer sur l'intérieur de la pale une pression déterminée.
[0012] L'intersection entre la première préforme de paroi et la deuxième préforme de paroi peut former le bord d'attaque et/ou le bord de fuite de la pale. La structure de renfort peut être disposée à distance du bord d'attaque et/ou du bord de fuite.
[0013] La structure de renfort peut être disposée sur la première préforme de paroi en même temps que le noyau, auquel cas la structure de renfort définit, conjointement avec le noyau, la forme interne de la pale. Alternativement, la structure de renfort peut être insérée entre la première préforme de paroi et la deuxième préforme de paroi après avoir enlevé le noyau, auquel cas la structure de renfort peut être insérée dans l'espace laissé libre par le noyau. Le noyau peut être retiré ou détruit sur place.
[0014] Le traitement de durcissement peut comprendre un traitement thermique, typiquement une montée en température. Par exemple, lorsque les préformes sont pré-imprégnées, un tel traitement thermique permet de fluidifier le matériau dont les fibres sont préimprégnées, de façon à lui faire former une matrice autour desdites fibres, puis à le cuire jusqu'à le faire durcir. Selon un autre exemple, notamment lorsque les préformes ne sont pas pré-imprégnées, le traitement de durcissement peut comprendre l'injection d'une matrice autour des fibres, le durcissement de la matrice permettant ensuite de maintenir la forme des fibres, donc de durcir la préforme.
[0015] La pale ainsi formée est, du fait de sa nature composite et de sa géométrie au moins en partie creuse, particulièrement légère, ce qui permet de réduire la consommation du moteur et ses émissions polluantes. En outre, la structure de renfort assure une flexibilité longitudinale de la pale et lui permet de résister suffisamment aux déplacements imposés survenant lors des incidents de dimensionnement, en particulier la perte d'une aube de soufflante. De plus, ce procédé peut être mis en œuvre à l'aide d'un autoclave, ce qui permet non seulement de réaliser une pale dont les constituants présentent une forte densité et une haute compacité et sont optimisés en ce qui concerne l'orientation des fibres, mais aussi de réaliser simultanément une série de plusieurs pales au sein d'un même cycle de production.
[0016] Dans certains modes de réalisation, le procédé de fabrication comprend l'insertion d'un raidisseur de bord d'attaque et/ou d'un raidisseur de bord de fuite avant d'appliquer le traitement de durcissement. Dans la suite, « le » ou « un » raidisseur désigne, selon le contexte, le raidisseur de bord d'attaque ou le raidisseur de bord de fuite, ou plus généralement chacun de ces raidisseurs. Le raidisseur peut être situé à l'intersection entre la première préforme et la deuxième préforme. Le raidisseur vise à rigidifier, respectivement, le bord d'attaque et/ou le bord de fuite de la pale. Plus précisément, grâce au raidisseur, les fréquences propres de la pale peuvent être éloignées du domaine critique de fréquences qui sont sollicitées lors des incidents de dimensionnement.
[0017] Dans certains modes de réalisation, le raidisseur de bord d'attaque et/ou le raidisseur de bord de fuite comprend, avant d'appliquer le traitement de durcissement, une préforme fibreuse enroulée. La préforme fibreuse peut être enroulée autour d'un support ou sur elle- même. La préforme fibreuse peut, par exemple, former un tube avant l'application du traitement de durcissement. La préforme fibreuse peut comprendre une ou plusieurs nappes, en particulier une nappe monocouche comprenant un unique pli. La préforme fibreuse peut être pré-imprégnée, éventuellement de la même matrice que les préformes de paroi. Le raidisseur peut en outre changer de forme au cours du traitement de durcissement.
[0018] Dans certains modes de réalisation, la structure de renfort est disposée entre la première préforme de paroi et la deuxième préforme de paroi après l'application du traitement de durcissement, et on applique un deuxième traitement de durcissement pour durcir la structure de renfort. Dans ces modes de réalisation, le traitement de durcissement (premier traitement de durcissement) vise essentiellement à durcir les première et deuxième préformes de paroi. La structure de renfort est insérée entre lesdites préformes de paroi après cela, et est durcie à son tour au moyen du deuxième traitement de durcissement. Ces modes de réalisation permettent d'effectuer le premier traitement de durcissement plus simplement, sans devoir prendre en compte la structure de renfort.
[0019] Dans certains modes de réalisation, avant que la structure de renfort ne soit soumise à un quelconque des traitements de durcissement, la structure de renfort comprend une préforme fibreuse enroulée. La préforme fibreuse peut être enroulée autour d'un support ou sur elle- même. La préforme fibreuse peut, par exemple, former un tube avant d'appliquer le traitement de durcissement. La préforme peut comprendre une ou plusieurs nappes, en particulier une nappe monocouche comprenant un unique pli. La structure de renfort peut comprendre plusieurs préformes fibreuses, en particulier un ou plusieurs tels tubes, éventuellement assemblés les uns aux autres. Selon un exemple, la structure de renfort peut comprendre au moins trois tubes formant une structure en H, par exemple s'étendant longitudinalement dans la pale. La structure de renfort peut changer de forme au cours du traitement de durcissement qu'elle subit.
[0020] Dans certains modes de réalisation, après que la structure de renfort a été soumise à un quelconque des traitements de durcissement, la structure de renfort est en contact avec une première paroi formée à partir de la première préforme de paroi et/ou une deuxième paroi formée à partir de la deuxième préforme de paroi. On comprend que ledit traitement de durcissement a lieu alors que la structure de renfort est disposée entre la première et la deuxième paroi, de façon à créer une liaison entre la structure de renfort et au moins l'une des préformes de paroi, en particulier via l'interpénétration des matrices.
[0021] Dans certains modes de réalisation, la première préforme de paroi comprend une première partie d'une nappe de fibres, la deuxième préforme de paroi comprend une deuxième partie de la même nappe de fibres, ladite nappe formant, à l'intersection entre les première et deuxième préformes de paroi, le bord d'attaque ou le bord de fuite de la pale. Il y a ainsi une continuité structurelle entre les première et deuxième préformes de paroi, ce qui améliore la tenue de la pale. En outre, le bord d'attaque et le bord de fuite, qui sont des zones plus sollicitées, sont particulièrement renforcées.
[0022] Dans certains modes de réalisation, la première préforme de paroi et/ou la deuxième préforme de paroi comprend une pluralité de nappes de fibres se chevauchant mutuellement. La pluralité de nappes permet de renforcer les parties de la pale les plus sollicitées tout en allégeant les moins sollicitées, et de faciliter la fabrication des nappes. Grâce au fait que les nappes se chevauchent, les contraintes sont convenablement transmises à l'intérieur de la préforme de paroi concernée. [0023] Le présent exposé concerne également une pale composite pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, comprenant une première paroi ayant un renfort fibreux, une deuxième paroi ayant un renfort fibreux, et une structure de renfort disposée entre la première paroi et la deuxième paroi. La pale peut être réalisée à l'aide du procédé précédemment décrit et avoir l'une ou plusieurs des propriétés précédemment décrites.
[0024] Dans certains modes de réalisation, la pale comprend un raidisseur de bord d'attaque et/ou un raidisseur de bord de fuite, à l'intersection entre la première paroi et la deuxième paroi.
[0025] Par ailleurs, le présent exposé concerne un insert pour la fixation d'un composant sur un support de turbomachine, l'insert étant configuré pour être assemblé au composant et au support et comprenant une douille configurée pour recevoir un organe de fixation, et au moins une ailette faisant saillie transversalement de la douille.
[0026] Un support de turbomachine est un support pouvant être utilisé dans une turbomachine. Par ailleurs, au sens du présent exposé, l'insert, voire la douille, s'étend globalement selon un axe. La direction axiale correspond à la direction de l'axe de l'insert et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de l'insert et un plan radial ou transverse est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s'entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l'axe de l'insert. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l'axe de l'insert mais ne passe pas par l'axe.
[0027] Sauf précision contraire, dans ce contexte, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe de l'insert que la partie extérieure du même élément.
[0028] L'ailette peut être une partie de collerette délimitée circonférentiellement ; l'ailette ne fait pas le tour complet de la douille. L'ailette peut prendre la forme générale d'une plaque ou d'une feuille, plane ou courbe. L'ailette peut s'étendre sensiblement dans un plan transverse.
[0029] La douille peut être configurée pour recevoir un organe de fixation. Dans ces cas, l'organe de fixation peut être solidaire de la douille et/ou formé de manière permanente avec la douille. L'organe de fixation peut aussi être séparé de la douille. L'organe de fixation, éventuellement intégré à la douille, permet la fixation du composant au support via l'insert et plus particulièrement via la douille.
[0030] L'insert peut être assemblé directement ou indirectement au composant et au support. Selon un exemple, l'insert peut être assemblé directement au composant, par exemple noyé dans le composant, ou assemblé indirectement au support, par exemple par l'intermédiaire de l'organe de fixation. Selon une variante, le composant et le support peuvent être intervertis dans l'exemple précédent.
[0031] Grâce au fait que l'insert comprend une douille et une ailette faisant saillie transversalement de la douille, l'insert peut servir d'intermédiaire de fixation entre le composant et le support. L'ailette permet de renforcer la liaison entre le composant et le support au voisinage de la douille, de compenser la rupture éventuelle du composant ou du support par une déformation de l'ailette et de déplacer la zone critique de la douille vers l'extrémité distale de l'ailette. Ainsi, grâce à l'insert, le composant résiste mieux à des déplacements qui lui sont imposés par le support et réciproquement.
[0032] Dans le cas d'une turbomachine d'aéronef, un tel insert, assemblé à une OGV en matériau composite, est donc en mesure d'assurer la résistance de l'OGV en réponse aux déplacements imposés par le carter sur lequel l'OGV est fixée, ledit carter formant support de turbomachine.
[0033] Dans certains modes de réalisation, la douille comprend au moins deux sections sensiblement à symétrie de révolution et de diamètres extérieurs différents, les sections étant assemblées entre elles dans une direction axiale de la douille. L'axe de symétrie des deux sections est de préférence l'axe de la douille, de préférence confondu avec l'axe de l'insert. Il s'ensuit une meilleure intégration axiale de l'insert dans le composant et/ou le support.
[0034] Dans certains modes de réalisation, la douille comprend une partie interne taraudée et l'organe de fixation comprend une tige filetée. Ainsi, la partie interne taraudée est configurée pour coopérer avec une tige filetée de l'organe de fixation. La fixation entre le composant et le support peut donc être démontée. Alternativement, l'organe de fixation peut former une fixation non démontable et peut être, par exemple, un rivet, une broche, un cliquet d'encliquetage, etc.
[0035] Dans certains modes de réalisation, l'ailette présente une épaisseur axiale décroissante depuis la douille vers l'extrémité distale de l'ailette. Cela permet de ménager une transition appropriée entre la structure de l'insert et la structure du composant. Selon un exemple, ladite épaisseur peut décroître par paliers : dans ce cas, l'ailette peut présenter au moins deux tronçons d'ailette chacun d'épaisseur axiale constante, l'épaisseur de chaque tronçon d'ailette étant strictement inférieure à l'épaisseur du tronçon d'ailette adjacent du côté de la douille.
[0036] Dans certains modes de réalisation, en section transversale, l'ailette s'étend circonférentiellement entre deux tangentes de la douille parallèles entre elles. Ainsi, l'encombrement transverse de la douille est limité et la douille peut être judicieusement orientée pour que l'ailette ne fasse effet que dans certaines directions. Optionnellement, l'ailette peut s'étendre continûment entre lesdites deux tangentes. Optionnellement, l'ailette peut occuper tout l'intervalle entre lesdites deux tangentes.
[0037] Dans certains modes de réalisation, l'insert est en métal. Ce terme englobe les alliages métalliques.
[0038] Le présent exposé concerne également un ensemble pour turbomachine comprenant un composant et un insert tel que précédemment décrit, l'insert étant assemblé au composant.
[0039] Dans certains modes de réalisation, le composant est en matériau composite ayant un renfort fibreux sous forme de plis, et l'ailette est maintenue, de part et d'autre dans une direction axiale, entre certains desdits plis. Ainsi, l'insert est intégré au composant et l'ailette permet un bon ancrage de l'insert dans le composant Cela se traduit par une meilleure répartition des efforts au sein du composant en cas d'incident, donc en une diminution des contraintes auxquelles le composant est soumis.
[0040] Dans certains modes de réalisation, l'insert est prévu d'un côté du composant et l'ailette s'étend vers un côté opposé du composant. L'ailette est donc dirigée vers l'intérieur du composant et permet de mieux accommoder les déplacements entre le support, où les déplacements sont imposés, et l'intérieur du composant qui en tant que tel peut mal résister aux déplacements imposés.
[0041] Dans certains modes de réalisation, le composant est une aube de turbomachine. Le composant peut être une OGV. Ainsi, selon un exemple, l'insert peut former une interface de fixation entre une OGV en matériau composite et un carter métallique, l'insert accommodant, par sa déformation et en particulier la déformation de l'ailette, les déplacements imposés par le carter auxquels l'OGV ne résisterait pas sinon.
[0042] Dans certains modes de réalisation, l'aube comprend au moins une plateforme et une pale s'étendant de la plateforme, et l'insert est logé dans la plateforme. Ainsi, la fixation de l'insert sur le support de turbomachine, généralement un carter, est aisée.
[0043] La plateforme est, de préférence, faite d'une seule pièce avec la pale. Plus particulièrement, lorsque l'ailette est maintenue, de part et d'autre dans une direction axiale, entre certains plis de l'aube composite, lesdits plis s'étendent de préférence de manière continue de la plateforme à la pale. Ainsi, la répartition des contraintes dans l'aube est optimale.
[0044] Alternativement, le composant peut être un panneau de protection, par exemple en matériau composite, par exemple un panneau acoustique.
[0045] Le présent exposé concerne également un ensemble comprenant un support de turbomachine et un insert tel que précédemment décrit, assemblé au support. Cet ensemble peut avoir tout ou partie des caractéristiques décrites précédemment au sujet de l'ensemble comprenant le composant et l'insert, mutatis mutandis.
[0046] Par ailleurs, le présent exposé concerne un insert pour la fixation d'un composant sur un support de turbomachine, l'insert étant configuré pour être assemblé au composant et au support et comprenant une douille configurée pour recevoir un organe de fixation, la douille comprenant une première paroi tubulaire et une deuxième paroi agencée autour d'au moins une partie de la première paroi, la deuxième paroi ayant une première extrémité raccordée à la première paroi et une deuxième extrémité libre.
[0047] Un support de turbomachine est un support pouvant être utilisé dans une turbomachine. Par ailleurs, au sens du présent exposé, l'insert s'étend globalement selon un axe. La direction axiale correspond à la direction de l'axe de l'insert et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de l'insert et un plan radial ou transverse est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s'entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l'axe de l'insert. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l'axe de l'insert mais ne passe pas par l'axe.
[0048] Sauf précision contraire, dans ce contexte, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe de l'insert que la partie extérieure du même élément.
[0049] La douille peut être configurée pour recevoir un organe de fixation. Dans ces cas, l'organe de fixation peut être solidaire de la douille et/ou formé de manière permanente avec la douille. L'organe de fixation peut aussi être séparé de la douille. L'organe de fixation, éventuellement intégré à la douille, permet la fixation du composant au support via l'insert et plus particulièrement via la douille.
[0050] L'insert peut être assemblé directement ou indirectement au composant et au support. Selon un exemple, l'insert peut être assemblé directement au composant, par exemple noyé dans le composant, ou assemblé indirectement au support, par exemple par l'intermédiaire de l'organe de fixation. Selon une variante, le composant et le support peuvent être intervertis dans l'exemple précédent.
[0051] Dans l'insert tel que défini précédemment, les première et deuxième parois de la douille forment une paroi double pouvant se déformer, notamment grâce à l'extrémité libre de la deuxième paroi. Ainsi, la déformation relative des première et deuxième parois absorbe les déformations différentielles entre le composant et le support, ce qui réduit la sollicitation mécanique induite sur le composant par le support (ou réciproquement). L'insert renforce en outre la zone de fixation entre le composant et le support. Il est donc possible de prévoir, pour le composant, un matériau moins résistant que dans l'état de la technique puisque, grâce à l'insert, les sollicitations mécaniques du composant à proprement parler sont atténuées.
[0052] Par exemple, dans le cas d'une turbomachine d'aéronef, un tel insert, assemblé à une OGV en matériau composite, est donc en mesure d'assurer la résistance de l'OGV en réponse aux déplacements imposés par le carter sur lequel l'OGV est fixée, ledit carter formant support de turbomachine.
[0053] Dans certains modes de réalisation, la douille comprend au moins deux sections sensiblement à symétrie de révolution et de diamètres extérieurs différents, les sections étant assemblées entre elles dans une direction axiale de la douille. L'axe de symétrie des deux sections est de préférence l'axe de la douille, de préférence confondu avec l'axe de l'insert. Il s'ensuit une meilleure intégration axiale de l'insert dans le composant et/ou le support.
[0054] Dans certains modes de réalisation, la douille comprend une partie interne taraudée et l'organe de fixation comprend une tige filetée. La fixation entre le composant et le support peut donc être démontée. Alternativement, l'organe de fixation peut former une fixation non démontable et peut être, par exemple, un rivet, une broche, un cliquet d'encliquetage, etc.
[0055] Dans certains modes de réalisation, la deuxième paroi est à distance de la première paroi. Ainsi, un espace est ménagé entre la deuxième paroi et la première paroi. Cette caractéristique s'entend à l'état initial de l'insert, avant déformation. La deuxième paroi dispose donc de davantage de liberté pour se déplacer par rapport à la première paroi, ce qui rend l'insert plus efficace pour absorber une grande gamme de déformations.
[0056] Dans certains modes de réalisation, les première et deuxième parois sont en vis-à-vis dans une direction transverse. En d'autres termes, les positions axiales respectives des première et deuxième parois se chevauchent, voire sont identiques.
[0057] Dans certains modes de réalisation, la deuxième paroi est tubulaire. Dans ces modes de réalisation, la deuxième paroi peut être coaxiale à la première paroi. La déformation de la deuxième paroi peut donc s'effectuer efficacement dans toutes les directions radiales.
[0058] Dans certains modes de réalisation, l'insert comprend au moins une ailette faisant saillie transversalement de la première paroi.
[0059] L'ailette peut être une partie de collerette délimitée circonférentiellement ; l'ailette ne fait pas le tour complet de la douille. L'ailette peut prendre la forme générale d'une plaque ou d'une feuille, plane ou courbe. L'ailette peut s'étendre sensiblement dans un plan transverse.
[0060] L'ailette permet de renforcer la liaison entre le composant et le support au voisinage de la douille, de compenser la rupture éventuelle du composant ou du support par une déformation de l'ailette et de déplacer la zone critique de la douille vers l'extrémité distale de l'ailette. Ainsi, grâce à l'ailette, le composant résiste mieux à des déplacements qui lui sont imposés par le support et réciproquement.
[0061] Par ailleurs, la deuxième paroi peut faire saillie de l'ailette dans une direction axiale de la douille. L'ancrage de l'insert dans le composant et/ou le support est ainsi meilleur et l'insert offre davantage de possibilités de déformation pour absorber au moins en partie les déplacements imposés entre le support et le composant.
[0062] La deuxième paroi peut faire saillie de l'ailette dans le même sens que la première paroi.
[0063] Dans certains modes de réalisation, l'ailette présente une épaisseur axiale décroissante depuis la douille vers son extrémité distale. Cela permet de ménager une transition appropriée entre la structure de l'insert et la structure du composant. Selon un exemple, ladite épaisseur peut décroître par paliers : dans ce cas, l'ailette peut présenter au moins deux tronçons d'ailette chacun d'épaisseur axiale constante, l'épaisseur de chaque tronçon d'ailette étant strictement inférieure à l'épaisseur du tronçon d'ailette adjacent du côté de la douille.
[0064] Dans certains modes de réalisation, l'insert comprend au moins deux ailettes. Les ailettes peuvent être identiques ou similaires, en particulier telles que précédemment décrites. Une deuxième paroi peut faire saillie à partir de chacune des ailettes.
[0065] Dans certains modes de réalisation, en section transversale, l'ailette s'étend circonférentiellement entre deux droites parallèles entre elles et définissant un plan transverse. Ainsi, l'encombrement transverse de la douille est limité et la douille peut être judicieusement orientée pour que l'ailette ne fasse effet que dans certaines directions. Optionnellement, l'ailette peut s'étendre continûment entre lesdites deux droites. Optionnellement, l'ailette peut occuper tout l'intervalle entre lesdites deux droites.
[0066] Dans certains modes de réalisation, l'insert est en métal. Ce terme englobe les alliages métalliques.
[0067] Dans certains modes de réalisation, un congé est ménagé entre la première paroi et la deuxième paroi, à la première extrémité de la deuxième paroi. Le congé facilite la déformation de la deuxième paroi par rapport à la première paroi, ce qui rend l'insert encore plus efficace pour absorber les déplacements relatifs du composant et du support.
[0068] Dans certains modes de réalisation, la douille comprend une base de laquelle la première paroi tubulaire fait saillie axialement, un congé étant ménagé entre la première paroi et la base. Le congé, prévu à la jonction de la base et de la première paroi, facilite la déformation de la première paroi par rapport à la base, ce qui rend l'insert encore plus efficace pour absorber les déplacements relatifs du composant et du support. [0069] Le présent exposé concerne également un ensemble pour turbomachine comprenant un composant et un insert tel que précédemment décrit, l'insert étant assemblé au composant.
[0070] Dans certains modes de réalisation, le composant est en matériau composite ayant un renfort fibreux sous forme de plis, et l'ailette est maintenue, de part et d'autre dans une direction axiale, entre certains desdits plis. Ainsi, l'insert est intégré au composant et l'ailette permet un bon ancrage de l'insert dans le composant. Cela se traduit par une meilleure répartition des efforts au sein du composant en cas d'incident, donc en une diminution des contraintes auxquelles le composant est soumis.
[0071] Dans certains modes de réalisation, l'insert est prévu d'un côté du composant et l'ailette s'étend vers un côté opposé du composant. L'ailette est donc dirigée vers l'intérieur du composant et permet de mieux accommoder les déplacements entre le support, où les déplacements sont imposés, et l'intérieur du composant qui en tant que tel peut mal résister aux déplacements imposés.
[0072] Dans certains modes de réalisation, le composant est une aube de turbomachine. Le composant peut être une OGV. Ainsi, selon un exemple, l'insert peut former une interface de fixation entre une OGV en matériau composite et un carter métallique, l'insert accommodant, par sa déformation et en particulier la déformation de l'ailette, les déplacements imposés par le carter auxquels l'OGV ne résisterait pas sinon.
[0073] Dans certains modes de réalisation, l'aube comprend au moins une plateforme et une pale s'étendant de la plateforme, et l'insert est logé dans la plateforme. Ainsi, la fixation de l'insert sur le support de turbomachine, généralement un carter, est aisée.
[0074] La plateforme est, de préférence, faite d'une seule pièce avec la pale. Plus particulièrement, lorsque l'ailette est maintenue, de part et d'autre dans une direction axiale, entre certains plis de l'aube composite, lesdits plis s'étendent de préférence de manière continue de la plateforme à la pale. Ainsi, la répartition des contraintes dans l'aube est optimale.
[0075] Alternativement, le composant peut être un panneau de protection, par exemple en matériau composite, par exemple un panneau acoustique.
[0076] Le présent exposé concerne également un ensemble comprenant un support de turbomachine et un insert tel que précédemment décrit, assemblé au support. Cet ensemble peut avoir tout ou partie des caractéristiques décrites précédemment au sujet de l'ensemble comprenant le composant et l'insert, mutatis mutandis.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0077] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente un raidisseur vu en coupe, selon un mode de réalisation ;
- les figures 2A à 2D représentent de manière schématique la fabrication d'une structure de renfort selon un mode de réalisation ;
- les figures 3A à 3D illustrent, de manière schématique et en coupe transversale, des étapes d'un procédé de fabrication d'une pale selon un mode de réalisation ;
- la figure 4 illustre, en perspective et de manière schématique, une pale selon un mode de réalisation ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 4 ;
- la figure 6 représente une coupe schématique d'une turbomachine ;
- la figure 7 représente, en coupe axiale de la turbomachine, une OGV fixée sur un carter selon un mode de réalisation ; P T/FR2018/052083
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- la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un premier insert selon un mode de réalisation ;
- la figure 9 est une vue de dessus du premier insert, selon la direction IX de la figure 8 ;
- la figure 10 est une vue de détail de la zone X de la figure 7 et représente, en coupe axiale, l'intégration du premier insert ;
- la figure 11 illustre schématiquement un exemple de déformation de l'ensemble de la figure 7, dans la zone X ;
- la figure 12 est une vue en coupe axiale d'un deuxième insert selon un mode de réalisation ;
- la figure 13 est une vue de dessous du deuxième insert, selon la direction XIII de la figure 12 ;
- la figure 14 est une vue de détail de la zone XIV de la figure 7 et représente, en coupe axiale, l'intégration du deuxième insert ;
- les figures 15A-15D illustrent schématiquement différents exemples de déformation de l'ensemble de la figure 7, dans la zone XIV.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
[0078] Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une pale pour turbomachine va être décrit en référence aux figures 1 à 5.
[0079] De manière optionnelle, en vue dudit procédé, on peut fournir au moins un raidisseur, en particulier un raidisseur de bord d'attaque 10. Un exemple d'un tel raidisseur est représenté, en coupe transversale, sur la figure 1. Dans ce mode de réalisation, le raidisseur 10 comprend une préforme fibreuse 12 enroulée sur elle-même, de façon à former un tube. La préforme fibreuse 12 comprend, dans ce mode de réalisation, une unique nappe monocouche de fibres, c'est-à-dire ici un unique pli bidimensionnel. Les fibres peuvent être des fibres de carbone. Le pli est de préférence un pli tissé. La préforme fibreuse 12 peut être pré-imprégnée, par exemple d'une matrice en résine polymère, par exemple en résine époxy, polyester, bismaléimide, polyimide, etc. La longueur du raidisseur 10 peut être sensiblement égale à la longueur souhaitée pour la pale à fabriquer.
[0080] Par ailleurs, en vue dudit procédé de fabrication d'une pale, on fournit une structure de renfort. La fabrication d'une structure de renfort selon un mode de réalisation est illustrée schématiquement sur les figures 2A à 2D.
[0081] Dans ce mode de réalisation, la structure de renfort 18 comprend une armature 14, par exemple du type représenté sur la figure 2A. Dans cet exemple, l'armature 14 comprend deux paires de montants 14a, les paires de montants 14a étant reliées entre elles, ici transversalement, par deux paires de traverses 14b. Au sein de chaque paire, les montants 14a (respectivement les traverses 14b) sont adjacents. Les paires de montants 14a sont ici parallèles entre elles. Chaque paire pourrait être remplacée par un unique montant ou une unique traverse, respectivement, ou davantage de montants et de traverses, respectivement. En tout état de cause, dans ce mode de réalisation, l'armature 14 est en forme générale de H. La structure en H rend l'armature 14 résistante à des déformations dites « dans le plan », notamment aux efforts de compression, traction ou flexion dans le plan défini par le H, et relativement peu résistante à des déformations dites « hors plan », notamment aux efforts de torsion ou flexion qui tendent à faire sortir l'armature 14 de son plan d'origine. Ainsi, même lorsque la pale présente une forme vrillée, l'armature 14 peut être disposée dans la pale sans effort particulier.
[0082] L'armature 14 est formée elle-même d'un matériau composite, par exemple sous forme d'une ou plusieurs nappes comprenant chacune un pli enroulé, voire plusieurs plis superposés et enroulés. La structure et/ou la composition de l'armature 14 peut être celle des matériaux composites déjà mentionnés. A cet état, l'armature 14 est rigide, ce qui peut résulter par exemple de traitements ou cuissons 20 préalables. La longueur de l'armature 14, en particulier des montants 14a, peut être sensiblement égale à la longueur souhaitée pour la pale à fabriquer, à l'état final. Toutefois, pour faciliter l'insertion de la structure de renfort 18 dans le cas où la pale est préalablement formée, il peut être préférable de prévoir une longueur d'armature 14 au moins deux fois supérieure à la longueur de la pale ; de cette façon, les montants 14a peuvent être insérés dans la pale jusqu'à ce qu'ils dépassent de l'autre côté, puis tirés pour permettre l'insertion de la partie utile de la structure de renfort 18, les parties excédentaires étant in fine retirées. En effet, les inventeurs ont constaté expérimentalement que le fait de disposer la structure de renfort 18 par traction et non par poussée endommageait moins ladite structure.
[0083] Comme illustré sur la figure 2B, la structure de renfort 18 comprend au moins une préforme fibreuse 16 enroulée autour de l'armature 14, en particulier enroulée autour de chaque montant 14a et de chaque traverse 14b. La structure de renfort 18 peut comprendre autant de préformes fibreuses que de montants 14a et de traverses 14b. La préforme fibreuse 16 comprend, dans ce mode de réalisation, une unique nappe monocouche de fibres, c'est-à-dire aussi un unique pli. Les fibres peuvent être des fibres de carbone. Le pli est de préférence un pli tissé. La préforme fibreuse 16 peut être pré-imprégnée, par exemple d'une matrice en résine polymère.
[0084] L'enroulement d'au moins une préforme fibreuse 16 autour de l'armature 14 permet d'obtenir la structure de renfort 18 illustrée en vue de face sur la figure 2C et, en coupe selon le plan IID-IID, sur la figure 2D.
[0085] Les étapes d'un procédé de fabrication d'une pale selon un mode de réalisation sont maintenant plus particulièrement détaillées en référence aux figures 3A à 3D. [0086] Comme on peut le voir sur la figure 3A, on fournit une première partie de moule 20, sur laquelle on dispose une première préforme de paroi 30. Au besoin, la première partie de moule 20 peut être préalablement lubrifiée. La première préforme de paroi 30 est une préforme fibreuse. Dans ce mode de réalisation, la première préforme de paroi 30 vise à former la paroi d'extrados 30' de la pale. La première préforme de paroi 30 comprend une nappe de fibres d'extrados 32. La nappe de fibres d'extrados 32 peut être une nappe pré-imprégnée comprenant des fibres, par exemple des fibres de carbone, enduites d'une matrice, par exemple une résine polymère.
[0087] Avant la nappe de fibres d'extrados 32 ou, comme illustré sur la figure 3A, après, on dispose également une nappe de fibres de bord d'attaque 34 et une nappe de fibres de bord de fuite 36 du côté de bord d'attaque et de bord de fuite de la première partie de moule 20. Les nappes de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36, peuvent être de composition et de structure identique ou similaire à la nappe de fibres d'extrados 32. En outre, comme il ressort de la figure 3A, les nappes de fibres d'extrados 32 et de bord d'attaque 34 se chevauchent. De manière indépendante, les nappes de fibres d'extrados 32 et de bord de fuite 36 se chevauchent également. Les zones de chevauchement améliorent localement la résistance de la pale et la continuité entre les nappes.
[0088] Ainsi, la première préforme de paroi 30 comprend, outre la nappe de fibres d'extrados 32, une première partie de la nappe de fibres de bord d'attaque 34 et une première partie de la nappe de fibres de bord de fuite 36. Comme illustré sur la figure 3A, une deuxième partie desdites nappes dépasse de l'empreinte de la pale dans la première partie de moule 20.
[0089] Un exemple de structure pour la première préforme de paroi 30 est représenté sur le détail de la figure 3A. Dans cet exemple, la nappe de fibres d'extrados 32 comprend quatre plis, ici réalisés chacun selon un tissage bidirectionnel de type serge (en anglais « twill ») et dont l'orientation est alternativement décalée de 45° d'un pli à l'autre, comme il ressort de l'alternance de tracé sur le détail de la figure 3A. Indépendamment, dans cet exemple, la nappe de fibres de bord d'attaque 34 et la nappe de fibres de bord de fuite 36 sont identiques dans leur structure. En l'espèce, ces nappes 34, 36 comprennent chacune quatre plis, plus précisément deux plis de type serge, d'orientation décalée de 45°, encadrant deux plis unidirectionnels. La nappe de fibres d'extrados 32 et les nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 se chevauchent de sorte que le pli de type serge des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 soit en contact avec un pli de type serge de la nappe de fibres d'extrados 32 ayant une orientation différente. Toutefois, d'autres structures peuvent être employées.
[0090] Pour améliorer la précision et la répétabilité du procédé, la première préforme de paroi 30 et/ou chacune des nappes qui la composent peut être positionnée sur la première partie de moule 20 conformément à des repères ou marques préalablement prévus sur la première partie de moule 20.
[0091] On place ensuite un noyau 40 sur la première préforme de paroi 30. Le noyau 40 est destiné à donner à la pale sa forme intérieure. Comme indiqué précédemment, le noyau peut être un noyau gonflable apte à exercer une contre-pression déterminée sur l'intérieur de la pale lors de sa fabrication. Le noyau 40 peut être gonflé à l'aide d'un fluide quelconque, typiquement de l'air, de l'eau ou de l'huile. A ce stade, le noyau 40 est de préférence déjà conformé (par exemple gonflé) sensiblement dans la forme qui sera la sienne lors du traitement de durcissement, de façon à éviter qu'un changement de forme ultérieur ne déplace les nappes de fibres.
[0092] Pour faciliter son retrait, le noyau 40 peut être lubrifié ou, comme illustré sur la figure 3B, muni d'un film anti-adhérent 38. Comme on peut le voir sur les figures 3B et 3C, le film anti-adhérent est, dans cet exemple, posé à plat sous le noyau 40 puis ultérieurement replié sur le noyau 40, après que le noyau 40 a été mis en place sur la première préforme de paroi 30. Il est toutefois possible d'entourer le noyau 40 avec le film anti-adhérent 38 au préalable, avant de disposer le noyau 40 sur la première préforme de paroi 30.
[0093] Le cas échéant, un raidisseur de bord d'attaque 10 et/ou un raidisseur de bord de fuite 10', notamment tels que décrits précédemment, peuvent être disposés sur la première préforme de paroi 30, respectivement au bord d'attaque et au bord de fuite. Plus précisément, le raidisseur de bord d'attaque 10 est disposé sur la nappe de fibres de bord d'attaque 34 et le raidisseur de bord de fuite 10' sur la nappe de fibres de bord de fuite 36. Le raidisseur de bord de fuite 10' peut être analogue ou identique au raidisseur de bord d'attaque 10, et avoir tout ou partie des propriétés détaillées à propos du raidisseur de bord d'attaque 10.
[0094] Les raidisseurs 10, 10' peuvent être disposés sur la première préforme de paroi avant, simultanément ou après le noyau 40. Dans le présent mode de réalisation, du fait de la présence du film anti-adhérent 38, il est plus simple de disposer d'abord les raidisseurs 10, 10', puis le film anti-adhérent 38, et enfin le noyau 40, comme le montre la figure 3B.
[0095] Ensuite, comme indiqué précédemment et comme illustré sur la figure 3C, le film anti-adhérent est replié sur le noyau 40. Comme il ressort de la figure 3C, le film anti-adhérent 38 entoure le noyau 40.
[0096] On dispose ensuite une deuxième préforme de paroi 44 sur le noyau 40. La première préforme de paroi 44 est une préforme fibreuse. Dans ce mode de réalisation, la deuxième préforme de paroi 44 vise à former la paroi d'intrados 44' de la pale.
[0097] Dans ce mode de réalisation, la deuxième préforme de paroi 44 comprend une deuxième partie des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36, précitées. Ainsi, le fait de disposer une deuxième préforme de paroi 44 sur le noyau 40 comprend le fait de replier les deuxièmes parties des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36, qui dépassaient de l'empreinte de la pale sur la première partie de moule 20, sur le noyau 40. Comme on peut le voir sur la figure 3C, les nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 sont repliées, respectivement, autour des raidisseurs de bord d'attaque et de bord de fuite 10, 10'.
[0098] Ainsi, les nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 forment, à l'intersection entre les première et deuxième préformes de paroi 30, 44, respectivement le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale.
[0099] A nouveau, par souci de précision et de répétabilité du procédé, on peut s'assurer que les nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 sont repliées au niveau de repères ou marques préalablement prévus sur la première partie de moule 20.
[0100] En outre, notamment dans le cas où les deuxièmes parties des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 ne sont pas en contact l'une avec l'autre, la deuxième préforme de paroi 44 peut comprendre une nappe de fibres d'intrados 42. La nappe de fibres d'intrados 42 peut être de composition et de structure identique ou similaire à la nappe de fibres d'extrados 32. La nappe de fibres d'intrados 42 peut être disposée entre le noyau 40 et les deuxièmes parties des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36 ou, comme illustré sur la figure 3D, à l'extérieur des nappes de fibres de bord d'attaque et de bord de fuite 34, 36.
[0101] Des marques, repères et/ou gabarit peuvent être utilisés pour assurer le positionnement correct de la nappe de fibres d'intrados 42.
[0102] Les composites fibreux sont généralement anisotropes. Ainsi, dans les étapes précédemment décrites, l'orientation des nappes de fibres et/ou des préformes peut être choisie de sorte que lesdites nappes et/ou préformes présentent une résistance accrue dans les directions qui sont calculées ou connues comme étant les plus sollicitées mécaniquement Par exemple, des fibres peuvent être orientées parallèlement aux efforts maximaux. Les nappes et/ou préformes peuvent alors être fabriquées ou découpées selon la forme souhaitée, compte tenu de leurs orientations respectives déterminées.
[0103] Comme illustré sur la figure 3D, on assemble une deuxième partie de moule 22 à la première partie de moule 20 de façon à former un moule autour des première et deuxième préformes de paroi 30, 44. Au besoin, la deuxième partie de moule 22 peut être préalablement lubrifiée.
On procède ensuite à un traitement de durcissement des première et deuxième préformes de paroi 30, 44, en l'espèce à l'aide d'un autoclave.
Comme indiqué précédemment, ce traitement de durcissement peut être un traitement de cuisson de la matrice des préformes pré-imprégnées ou, lorsque les préformes ne sont pas pré-imprégnées, un traitement d'injection.
[0104] Une fois le traitement de durcissement réalisé, on enlève le noyau 40. Dans le cas d'un noyau gonflable, cela peut être fait en dégonflant et retirant le noyau 40 et, le cas échéant, le film anti-adhérent 38. Alternativement, en particulier pour d'autres types de noyaux, le noyau peut être détruit sur place de façon connue en soi, notamment au moyen d'un traitement chimique.
[0105] On dispose alors la structure de renfort 18 précédemment décrite dans la pale creuse ainsi obtenue, plus précisément entre la première préforme de paroi 30 et la deuxième préforme de paroi 44. La position de la structure de renfort 18 peut être vérifiée à l'aide de repères ou d'un gabarit. [0106] On applique un deuxième traitement de durcissement pour durcir la structure de renfort 18. Le deuxième traitement de durcissement peut être analogue au premier traitement de durcissement.
[0107] La pale obtenue est représentée schématiquement, en perspective, sur la figure 4. Comme le montre cette figure, la pale est une pale composite comprenant une première paroi 30' (paroi d'extrados) ayant un renfort fibreux, obtenue à partir de la première préforme de paroi 30, une deuxième paroi 44' (paroi d'intrados) ayant un renfort fibreux, obtenue à partir de la deuxième préforme de paroi 44, et une structure de renfort 18 disposée entre la première paroi 30' et la deuxième paroi 44'.
[0108] En outre, dans ce mode de réalisation, la pale comprend un raidisseur de bord d'attaque 10 et un raidisseur de bord de fuite 10', à l'intersection entre la première paroi 30' et la deuxième paroi 44'. Comme on peut le voir sur la figure 4, le raidisseur de bord d'attaque 10 et le raidisseur de bord de fuite 10' ne sont plus de forme circulaire mais de forme arquée. Cette déformation est due à la pression du moule et à la contre-pression appliquée par le noyau 40 lors du premier traitement de durcissement.
[0109] La figure 5 montre, en coupe transversale, la structure de renfort 18 intégrée entre la première et la deuxième paroi 30', 44'. Comme on peut le voir sur cette figure, après que la structure de renfort 18 a été soumise à un quelconque des traitements de durcissement, en l'occurrence le deuxième traitement de durcissement, la structure de renfort 18 est en contact avec la première paroi 30' et/ou la deuxième paroi 44', en l'espèce avec ces deux parois. En effet, outre le fait de durcir la structure de renfort 18, le deuxième traitement de durcissement peut permettre de lier la matrice de la structure de renfort 18 à la matrice de la première préforme de paroi 30 et/ou de la deuxième préforme de paroi 44. En outre, à l'instar des raidisseurs 10, 10', on constate un changement de forme de la structure de renfort 18, en particulier de la préforme fibreuse 16, pour s'adapter à l'espace disponible à l'intérieur de la pale.
[0110] Alternativement, il serait possible, éventuellement en utilisant plusieurs noyaux, de disposer la structure de renfort 18 entre les première et la deuxième préformes de paroi 30, 44 en même temps que le ou les noyaux, à l'étape représentée sur la figure 3B. Dans ces modes de réalisation, un seul traitement de durcissement peut être nécessaire, la structure de renfort 18 étant durcie et liée à la pale en même temps que la pale elle-même est durcie.
[0111] Bien qu'un mode de réalisation ait été détaillé en suivant un ordre particulier dans les étapes, un procédé de fabrication d'une pale tel que défini par les revendications peut être mis en œuvre selon un ordre différent, étant entendu qu'il est possible de modifier l'ordre des étapes selon toutes les combinaisons techniquement réalisables.
[0112] Le mode de réalisation décrit comprend des fibres de carbone dans différentes parties de la pale. Cependant, pour une ou plusieurs parties de la pale, indépendamment des autres parties, les fibres peuvent être des fibres de verre, d'aramide, de bore, de polyéthylène, des fibres céramiques, etc.
[0113] Le mode de réalisation décrit comprend une matrice polymère, en particulier de type époxy. Cependant, pour une ou plusieurs parties de la pale, indépendamment des autres parties, d'autres matériaux peuvent être utilisés pour la matrice, par exemple des polymères thermodurcissables, tels que le polyester, bismaléimide, polyimide, etc., ou des polymères thermoplastiques tels que le polycarbonate, etc.
[0114] La pale précédemment décrite peut être utilisée dans une turbomachine dont l'architecture globale va être décrite en référence à la figure 6, qui présente une section axiale d'une turbomachine 312. En amont, la turbomachine 312 comprend une soufflante 314 pour l'admission d'air. A la sortie de la soufflante 314, le flux d'air se sépare en deux. Une première partie du flux d'air est envoyée dans un compresseur basse pression 316 puis un compresseur haute pression 318. Cette première partie du flux d'air est ensuite injectée dans une chambre de combustion 320, à la sortie de laquelle elle entraîne une turbine 322. Une deuxième partie du flux d'air, à la sortie de la soufflante 314, est envoyée, entre un carter externe 324 et un carter interne 326, vers un redresseur comprenant des aubes 330 pour être redressée puis mélangée aux gaz sortant de la turbine 322. La deuxième partie du flux d'air peut servir, en partie, au refroidissement de la turbomachine 312.
[0115] Comme illustré plus en détail sur la figure 7, une aube 330 de redresseur, ici une aube de guidage en sortie ou OGV 330, formant un exemple de composant au sens du présent exposé, est fixé sur le carter externe 324 et sur le carter interne 326, chacun de ces carters formant un exemple de support de turbomachine, ou plus simplement support, au sens du présent exposé.
[0116] En l'espèce, l'OGV 330 comprend au moins une plateforme, ici deux plateformes 332, 334, et une pale 336 s'étendant entre les deux plateformes. Les plateformes 332, 334 délimitent, dans un sens radial de la turbomachine, un passage d'air appelé veine de refroidissement ou veine secondaire, par opposition à la veine primaire qui alimente la chambre de combustion 320 (voir la figure 6). La pale 336 peut être la pale précédemment décrite en référence aux figures 1 à 5.
[0117] Dans ce mode de réalisation, l'OGV 330 est en matériau composite ayant un renfort fibreux sous forme de plis, noyé dans une matrice. Le renfort fibreux peut comprendre des fibres de verre, de carbone, d'aramide ou de céramique, etc. Par ailleurs, la matrice peut comprendre une résine, par exemple une résine époxy, polyester, bismaléimide, ou polyimide, etc. De préférence, les plis formant les plateformes s'étendent continûment d'une plateforme 332 à l'autre plateforme 334, via la pale 336. [0118] Au moins un premier insert 100 est utilisé pour la fixation de l'OGV 330 sur le carter interne 326. Le premier insert 100 est ici logé dans la plateforme 332. Cette fixation va être détaillée en référence aux figures 7 à 11. Par ailleurs, de manière indépendante, au moins un deuxième insert 200, en l'occurrence deux deuxièmes inserts 200, sont utilisés pour la fixation de l'OGV 330 sur le carter externe 324. Alternativement, trois ou quatre deuxièmes inserts 200 peuvent être utilisés pour la fixation de l'OGV 330 sur le carter externe 324. Le deuxième insert 200 est ici logé dans la plateforme 334. Cette fixation sera détaillée en référence aux figures 12 à 15D.
[0119] Sauf mention contraire, dans la suite, les premier et deuxième inserts 100, 200 sont décrits dans leur état initial et nominal, c'est-à-dire dans leur état lors de l'assemblage initial avec l'OGV 330 et le carter 324, 326, avant déformation éventuelle.
[0120] Un mode de réalisation du premier insert 100 est illustré sur les figures 8 à 11. Le premier insert comprend une douille 110 et au moins une ailette 120 faisant saillie transversalement de la douille 110. Ici, la douille définit une direction axiale X et l'ailette 120 fait saillie selon une direction radiale ou transverse R. Plus précisément, comme il ressort des figures 8 et 9, l'ailette 120 fait saillie sensiblement selon un plan transverse orthogonal à la direction axiale X. Comme illustré sur la figure 8, le premier insert 100 peut être fait d'une seule pièce.
[0121] Dans ce mode de réalisation, la douille 110 est sensiblement à symétrie de révolution autour de l'axe X. Plus particulièrement, la douille 110 comprend une base 112 (première section) de laquelle fait saillie axialement une première paroi 114 (deuxième section). Ainsi, la douille comprend au moins deux sections sensiblement à symétrie de révolution, à savoir la base 112 et la première paroi 114, de diamètres extérieurs différents, les sections étant assemblées entre elles dans une direction axiale de la douille 110. En l'espèce, la première paroi 114 est tubulaire, plus précisément cylindrique à section circulaire, et présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la base 112. Le diamètre extérieur de la première paroi 114 peut être égal à une fois et demie le diamètre extérieur de la base 112.
[0122] La base 112 comprend un orifice, ici axial, l'orifice présentant un taraudage 112a. Ainsi, via le taraudage 112a, la douille est configurée pour recevoir un organe de fixation tel qu'une tige filetée 340 (voir figure 10). La première paroi 114 définit également un orifice dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre de l'orifice de la base 112. La première paroi 114 délimite ainsi un épaulement 112b de la base 112. L'épaulement 112b peut agir comme butée pour l'organe de fixation 340. L'épaulement 112b peut être prévu plus ou moins proche de l'extrémité libre de la première paroi 114.
[0123] Dans ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 8, l'ailette 120 fait saillie à partir de la première paroi 114. Ici, l'ailette 120 fait saillie transversalement de la douille 110 à une extrémité axiale de la douille 110 opposée à la base 112. Les diamètres externes transverses successivement croissants de la base 112, de la première paroi 114 et de l'ailette 120 définissent des marches améliorant l'ancrage du premier insert 100 dans la plateforme 32, plus généralement dans le composant que forme l'OGV 330.
[0124] On comprend que l'ailette 120 est délimitée dans la direction axiale X et s'étend, dans cette direction, sur une épaisseur axiale inférieure à celle de la douille 110, plus précisément sur une épaisseur axiale inférieure à celle de la première paroi 114.
[0125] Comme on le voit sur la figure 8, l'ailette 120 présente une épaisseur axiale E (épaisseur dans la direction axiale X) décroissante depuis la douille 110 vers son extrémité distale 126. En l'occurrence, l'ailette 120 comprend un premier tronçon d'ailette 122, ici situé de niveau avec l'extrémité libre de la première paroi 114 et s'étendant transversalement à partir de la première paroi 114. L'ailette 120 comprend par ailleurs un deuxième tronçon d'ailette 124, s'étendant transversalement à partir du premier tronçon d'ailette 122. Chacun des tronçons d'ailette 122, 124 est d'épaisseur axiale E sensiblement constante. L'épaisseur axiale du deuxième tronçon d'ailette 124 est inférieure à l'épaisseur axiale du premier tronçon d'ailette 122 qui est situé du côté de la douille 100 par rapport au deuxième tronçon d'ailette 124. Ce schéma peut être répété par récurrence au cas où l'ailette 120 comprend plus de deux tronçons. De manière plus générale, l'épaisseur axiale maximale d'un tronçon d'ailette peut être inférieure à l'épaisseur axiale minimale d'un tronçon d'ailette adjacent du côté de la douille 110.
[0126] Dans le présent exemple, l'épaisseur axiale du premier tronçon d'ailette 122 est égale à environ deux fois l'épaisseur axiale du deuxième tronçon d'ailette 124.
[0127] Comme on peut le voir sur la figure 9, en section transversale, l'ailette 120 s'étend circonférentiellement entre deux tangentes Dl, D2 de la douille 110, parallèles entre elles. Les tangentes Dl et D2 sont donc prises en des points diamétralement opposés de la douille 110, si la douille 110 est circulaire en section transversale. Les droites Dl, D2 peuvent être tangentes à la douille 110 en son diamètre maximal, ici à la première paroi 114.
[0128] L'assemblage du premier insert 100 à l'OGV 330 formant composant et au carter interne 326 formant support est illustré en coupe axiale sur la figure 10. Comme on peut le voir sur cette figure, l'insert est directement assemblé à l'OGV 330, comme il sera détaillé par la suite, et indirectement assemblé au carter interne 326, ici par l'intermédiaire d'une tige filetée 340 qui s'engage dans le taraudage 112a et dans un taraudage correspondant prévu dans le carter interne 326, par exemple.
[0129] Concernant l'OGV 330, le premier insert 100 est logé, voire noyé dans la plateforme 332. En l'espèce, la plateforme 332 vient au contact de la surface radialement externe de la douille 110. La surface axialement libre de la base 112 est de niveau avec une surface libre de la plateforme 332. D'ailleurs, la cote axiale de la base 112 peut être dimensionnée plus ou moins longue de façon que la surface axialement libre de la base 112 soit de niveau avec la surface libre correspondante de la plateforme 332. Ainsi, lorsque l'ensemble est fixé, le premier insert 100 vient directement au contact du carter interne 326, ce qui renforce la fixation, en particulier si le premier insert 100 et le carter interne 326 sont dans des matériaux similaires, par exemple en métal ou alliage métallique.
[0130] Un trou est ménagé dans la plateforme 332, dans le prolongement du diamètre intérieur de la première paroi tubulaire 114.
[0131] Par ailleurs, on a représenté sur la figure 10 des ensembles de plis 332a, 332b, 332c du renfort fibreux de la plateforme 332. Le premier insert 100 est intégré dans la plateforme 332 en intercalant l'ailette 120 entre des plis de la plateforme 332. En d'autres termes, l'ailette 120 est maintenue, de part et d'autre dans la direction axiale X, par certains desdits plis.
[0132] En l'espèce, le renfort fibreux de la plateforme 332 est formé par une succession de premiers et deuxièmes plis 332a, 332b. Pour former une partie élargie de la plateforme 332, des troisièmes plis 332c peuvent être prévus entre les premiers et deuxièmes plis 332a, 332b. Comme illustré sur la figure 10, l'ailette 120 peut être maintenue d'un côté par un premier pli 332a, d'un autre côté par un deuxième pli 332b. L'ailette 120 peut se situer dans le prolongement d'un troisième pli 332c.
[0133] Comme on peut le voir sur les figures 7 et 10, le premier insert 100 est prévu d'un côté du composant, ici du côté amont de l'OGV 330, et l'ailette 120 s'étend, dans l'OGV 330, vers un côté opposé du composant, ici vers le côté aval de l'OGV 330.
[0134] La réponse de l'ensemble ainsi formé à un déplacement imposé ΔΧ de l'OGV 330 par rapport au carter interne 326 est schématisée sur la figure 11, sur laquelle la position initiale ou nominale, qui est la position de la figure 10, est représentée en pointillés. En outre, sur la figure 11, la structure du renfort fibreux de la plateforme 332 a été simplifiée en une première partie 332a', d'un côté de l'ailette 120, et une deuxième partie 332b', de l'autre côté de l'ailette 120 dans la direction axiale.
[0135] En cas de déplacement de l'OGV 330 par rapport au carter interne 326 selon l'axe X, dans le sens d'un éloignement du carter interne 326 de l'OGV 330, ce qui correspond à un déplacement relatif dans une direction radiale de la turbomachine 312, le matériau composite de l'OGV 330 subit une fracture locale au niveau de l'extrémité libre 126 de l'ailette (zone 152), mais cette fracture est compensée par la déformation plastique de l'ailette 120 dans le sens du déplacement ΔΧ. En effet, la présence du premier insert 100 déplace la zone critique de la fixation de la zone 150, près de la douille 110 et plus particulièrement de la première paroi 114, à la zone 152, à l'interface entre l'ailette 120 et les plis adjacents à l'ailette 120. Or, dans la zone 150 s'exercent des efforts de cisaillement, auquel les matériaux composites résistent mal, tandis que dans la zone 152 s'exercent des contraintes de traction-compression, auxquelles les matériaux composites résistent davantage. Le transfert des contraintes vers une zone plus résistante, à savoir la zone 152, améliore sensiblement la tenue de l'OGV 330. L'ailette 120 joue le rôle de partie sacrificielle, qui se déforme préférentiellement pour limiter les déformations de l'OGV 330 proprement dite.
[0136] Un mode de réalisation du deuxième insert 200 est illustré sur les figures 12 à 15D. Sur ces figures, les éléments correspondant ou identiques à ceux du premier insert 100 recevront le même signe de référence, au chiffre des centaines près, et ne seront pas décrits à nouveau.
[0137] Comme illustré sur la figure 12, le deuxième insert 200 comprend l'ensemble des éléments décrits au sujet du premier insert 100, à savoir une douille 210, ayant une base 212 et une première paroi 214, et une ailette 220. Ces éléments peuvent avoir tout ou partie des caractéristiques précédemment décrites. Comme illustré sur la figure 12, le deuxième insert 200 peut être fait d'une seule pièce.
[0138] Par ailleurs, la douille 210 comprend de surcroît une deuxième paroi 216 agencée autour d'au moins une partie de la première paroi 214, la deuxième paroi 216 ayant une première extrémité 216a raccordée à la première paroi 214 et une deuxième extrémité 216b libre, ici du côté de la base 212.
[0139] Dans ce mode de réalisation, la deuxième paroi 216 est à distance de la première paroi 214. Plus précisément, les première et deuxième parois 214, 216 sont en vis-à-vis dans une direction transverse R et laissent entre elles un espace.
[0140] Par ailleurs, la deuxième paroi 216 est tubulaire. En l'espèce, la deuxième paroi 216 s'étend coaxialement à la première paroi 214, à l'extérieur de celle-ci, autour de l'axe X.
[0141] Comme il ressort des figures 12 et 13, le deuxième insert peut comprendre au moins deux ailettes, en l'occurrence deux ailettes 220. Dans ce mode de réalisation, les deux ailettes 220 sont identiques, aussi ce qui a été dit ou sera dit au sujet d'une des ailettes 220 s'applique aussi à l'autre, sauf mention contraire. Toutefois, de manière générale, les ailettes 220 pourraient différer l'une de l'autre.
[0142] En outre, les ailettes 220 peuvent être réparties circonférentiellement autour de la douille 210, régulièrement ou non. En l'occurrence, les deux ailettes 220 sont diamétralement opposées et s'étendent toutes les deux selon la même direction radiale R, dans des sens opposés de part et d'autre de la douille 210 (figure 13). Selon un exemple, la limite d'une ailette 220, notamment pour la distinguer d'une autre ailette, peut être définie par un changement de forme de l'extrémité distale 226 de l'ailette 220 dans la direction circonférentielle. [0143] Selon l'exemple illustré sur la figure 13, en section transversale, les ailettes 220 s'étendent circonférentiellement entre deux droites Dl, D2 parallèles entre elles et définissant un plan transverse, en l'occurrence le plan de la figure 13. Les droites Dl, D2 délimitent également, dans ce mode de réalisation, les ailettes 220. Les droites Dl, D2 peuvent être choisies pour être plus éloignées de l'axe X de la douille 212 que la deuxième paroi 216, de façon que la forme des ailettes 220 n'interfère pas avec la fixation de la deuxième paroi 216 sur les ailettes 220.
[0144] En effet, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 12, la deuxième paroi 216 fait saillie de l'ailette 220 dans la direction axiale X de la douille 210. Ainsi, la première extrémité 216a de la deuxième paroi 216 est raccordée à la première paroi 214 via l'ailette 220, en l'occurrence via le premier tronçon d'ailette 222. En d'autres termes, comme le montre la figure 12, la deuxième paroi 216 fait saillie d'une portion intermédiaire de l'ailette 220. Ainsi, l'extrémité libre de l'ailette 220 s'étend radialement au- delà (c'est-à-dire à l'extérieur de) de la deuxième paroi 216.
[0145] De plus, en l'espèce, un congé 230 est ménagé entre la première paroi 214 et la deuxième paroi 216, à la première extrémité 216a de la deuxième paroi 216. De manière correspondante mais indépendante, un congé 232 est ménagé entre la première paroi 214 et la base 212 de laquelle la première paroi 214 fait axialement saillie. Chacun des congés 230, 232 peut être sensiblement annulaire. L'utilité de ces congés 230, 232 sera mise en évidence par la suite.
[0146] L'assemblage du deuxième insert 200 à l'OGV 330 formant composant et au carter externe 324 formant support est illustré en coupe axiale sur la figure 14 et peut être fait, mutatis mutandis, comme l'assemblage du premier insert 100 à l'OGV 330 formant composant et au carter interne 326 formant support.
[0147] Comme on peut le voir sur la figure 14, le deuxième insert 200 est directement assemblé à l'OGV 330 et indirectement assemblé au carter externe 324, ici par l'intermédiaire d'une tige filetée 340 qui s'engage dans le taraudage 212a et dans un taraudage correspondant prévu dans le carter externe 324, par exemple.
[0148] Sur la figure 14, la structure du renfort fibreux de la plateforme 334 a été simplifiée en une première partie 334a', d'un côté de l'ailette 220, et une deuxième partie 334b', de l'autre côté de l'ailette 220 dans la direction axiale. Concernant l'OGV 30, le deuxième insert 200 est logé dans la plateforme 334. En l'espèce, la plateforme 334 vient au contact de la surface radialement externe de la douille 210, en l'occurrence au contact de la deuxième paroi 216. La deuxième extrémité 216b de la deuxième paroi 216, axialement libre, est de niveau avec une surface libre de la plateforme 334. Cependant, la base 212 s'étend axialement au-delà de la deuxième paroi 216 ; ainsi, lorsque l'ensemble est fixé, le deuxième insert 200 vient directement au contact du carter 324, ce qui renforce la fixation, en particulier si le deuxième insert 200 et le carter interne 324 sont dans des matériaux similaires, par exemple en métal ou alliage métallique.
[0149] De plus, un trou est ménagé dans la plateforme 334, dans le prolongement du diamètre intérieur de la première paroi tubulaire 214.
[0150] Comme on peut le voir sur la figure 7, le deuxième insert 200 est agencé dans le composant, ici dans l'OGV 330, de sorte que la direction transverse R dans laquelle les ailettes 220 s'étendent corresponde à une direction amont-aval de l'OGV 330.
[0151] La réponse de l'ensemble ainsi formé à un déplacement imposé de l'OGV 330 par rapport au carter externe 326 est schématisée sur les figures 15A à 15D, chaque figure se rapportant à un type de déplacement différent. Sur ces figures, la position initiale ou nominale, qui est la position de la figure 14, est représentée en pointillés.
[0152] La figure 15A traite le cas d'un déplacement axial ΔΧ, c'est-à- dire selon une direction radiale de la turbomachine, visant à rapprocher le carter externe 324 de l'OGV 330. Dans ce cas, le matériau composite de l'OGV 330 subit une fracture locale au niveau de l'extrémité libre 226 de l'ailette (zone 252), mais cette fracture est compensée par la déformation plastique de l'ailette 220 dans le sens du déplacement ΔΧ. En effet, la présence du deuxième insert 200 déplace la zone critique de la fixation de la zone 254, le long de la deuxième paroi 216, à la zone 252, à l'interface entre l'ailette 220 et les plis adjacents à l'ailette 220. Or, dans la zone 254 s'exercent des efforts de cisaillement, auxquels les matériaux composites résistent mal, tandis que dans la zone 252 s'exercent des contraintes de traction-compression, auxquelles les matériaux composites résistent davantage. Le transfert des contraintes vers une zone plus résistante, à savoir la zone 252, diminue sensiblement le risque de rupture de l'OGV 330.
[0153] Ce mécanisme se produit également dans le cas d'un déplacement axial ΔΧ en sens opposé, tel qu'illustré à la figure 15B. Dans ce cas cependant, on observe également une flexion de la deuxième paroi 216 facilitée grâce au congé 230. Précisément, la deuxième extrémité 216b s'écarte de la première paroi 214 de façon à limiter la déformation de la deuxième partie 334b' de la plateforme 334, qui lui est attenante. La deuxième paroi 216 joue le rôle de partie sacrificielle, qui se déforme préférentiellement pour limiter la déformation de l'OGV proprement dite.
[0154] Lorsque le déplacement relatif imposé ΔΖ est une translation dans une direction axiale de la turbomachine 312, ici dans une direction radiale R du deuxième insert 200, qui plus est dans la direction transverse R dans laquelle s'étendent les ailettes 220, la déformation obtenue peut être du type de celle représentée sur la figure 15C. Comme on peut le voir, la première paroi 214 fléchit dans la direction transverse R, éventuellement au point de prendre une forme en S. Ce fléchissement est facilité non seulement par le congé 230 entre les première et deuxième parois 214, 216, mais aussi par le congé 232 entre la première paroi 214 et la base 212. Ce fléchissement diminue la contrainte de cisaillement dans une zone 250, au voisinage de la douille 210 et plus particulièrement de la première paroi 214. La première paroi 214 joue le rôle de partie sacrificielle, qui se déforme préférentiellement pour limiter la déformation de l'OGV proprement dite.
[0155] Par ailleurs, comme illustré, la deuxième paroi 216 peut former une butée au fléchissement de la première paroi 214 dans le sens du déplacement relatif ΔΖ. La présence d'une telle butée est à prendre en compte dans le dimensionnement de Hnsert 200, étant entendu que si la plateforme 334 était plus fine dans la direction axiale X, la deuxième paroi 216 pourrait être moins étendue dans la direction axiale X et, par suite, permettre un fléchissement plus important de la première paroi 214, qui pourrait même aller au-delà de la deuxième paroi 216.
[0156] Enfin, lorsque le déplacement imposé est une rotation d'angle Φ dans un plan axial du deuxième insert 200, le deuxième insert 200 se tord globalement, de sorte que la première paroi 214 n'est plus coaxiale avec la deuxième paroi 216. Les première et deuxième parois 214, 216 jouent le rôle de parties sacrificielles, qui se déforment préférentiellement pour limiter la déformation de l'OGV proprement dite. En l'espèce, la première paroi 214 suit la rotation imposée par le carter externe 324 tandis que la deuxième paroi 216, reste, dans une certaine mesure, plus proche de son orientation initiale. Un tel désaxage relatif des première et deuxième parois 214, 216 est facilité par le congé 230 et limite l'impact de la rotation sur les première et deuxième parties 34a', 34b' de la plateforme 334.
[0157] Bien qu'un mode de réalisation ait été présenté dans lequel un premier insert 100 et un deuxième insert 200 sont assemblés à l'OGV 330, seul l'un desdits inserts peut être prévu. Comme exposé précédemment, la présence d'un seul desdits inserts 100, 200 renforce déjà considérablement la tenue de l'OGV en cas de déplacement relatif imposé par rapport au carter 324, 326.
[0158] De fait, l'utilisation du premier et/ou du deuxième insert permet d'accommoder des déplacements différentiels de l'ordre de la dizaine de millimètres sans rupture, tandis qu'une OGV identique sans un tel insert ne résistait auparavant qu'à des déplacements de l'ordre du millimètre.
[0159] Dans le cas d'une utilisation comme interface entre une OGV et un carter de turbomachine, les premier et deuxième inserts 100, 200 peuvent être en métal ou en alliage métallique, par exemple en T16AI4V. Plus généralement, les matériaux des premier et deuxième inserts 100, 200 peuvent avoir tout ou partie des caractéristiques suivantes :
- module de Young supérieur ou égal à 73 gigaPascal (GPa), de préférence supérieur ou égal à 105 GPa ;
- masse volumique comprise entre 2800 et 8200 kilogrammes par mètre cube (kg/m3) ;
- contrainte de rupture en tension supérieure ou égale à 500 mégaPascal (MPa) ;
- résistance spécifique (rapport de la résistance sur la masse volumique) supérieure ou égale à 0,145 MPa.m3/kg, de préférence supérieure ou égale à 0,2 MPa.m3/kg ;
- élongation spécifique de rupture en tension supérieure ou égale à 14% ;
- coefficient de dilatation thermique du même ordre de grandeur que le coefficient de dilatation thermique du composant (ici de l'OGV 30), c'est-à- dire multiplié ou divisé au plus par un facteur 10, ce qui permet de réduire le jeu et les contraintes thermiques entre l'insert et le composant. Selon un exemple, le coefficient de dilatation thermique de l'insert peut être inférieur ou égal à 10xlO"6/°C, le coefficient de dilatation thermique du composant étant généralement faible.
[0160] La fixation d'une OGV 330, formant composant, sur un carter 324, 326 de turbomachine, formant support, n'est qu'un exemple de mise en œuvre des premier et deuxième inserts 100, 200. En particulier, le rôle et les caractéristiques du support et du composant peuvent être intervertis.
[0161] Plus généralement, bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pale pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, comprenant les étapes suivantes :
- disposer une première préforme de paroi (30), fibreuse, sur une première partie de moule (20) ;
- placer au moins un noyau (40) sur la première préforme de paroi (30) ;
- disposer une deuxième préforme de paroi (44), fibreuse, sur le noyau (40) ;
- assembler une deuxième partie de moule (22) à la première partie de moule (20) de façon à former un moule autour des première et deuxième préformes de paroi (30, 44) ;
- appliquer un traitement de durcissement des première et deuxième préformes de paroi (30, 44) ;
- enlever le noyau (40) ;
- disposer une structure de renfort (18) entre la première préforme de paroi (30) et la deuxième préforme de paroi (44),
dans lequel la première préforme de paroi (30) comprend une première partie d'une nappe de fibres (34, 36), la deuxième préforme de paroi (44) comprend une deuxième partie de la même nappe de fibres (34, 36), ladite nappe (34, 36) formant, à l'intersection entre les première et deuxième préformes de paroi (30, 44), le bord d'attaque ou le bord de fuite de la pale.
2. Procédé de fabrication d'une pale selon la revendication 1, comprenant l'insertion d'un raidisseur de bord d'attaque (10) et/ou d'un raidisseur de bord de fuite (100 avant d'appliquer le traitement de durcissement.
3. Procédé de fabrication d'une pale selon la revendication 2, dans lequel le raidisseur de bord d'attaque (10) et/ou le raidisseur de bord de fuite (10') comprend, avant d'appliquer le traitement de durcissement, une préforme fibreuse (12) enroulée.
4. Procédé de fabrication d'une pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la structure de renfort (18) est disposée entre la première préforme de paroi (30) et la deuxième préforme de paroi (44) après l'application du traitement de durcissement, et on applique un deuxième traitement de durcissement pour durcir la structure de renfort (18).
5. Procédé de fabrication d'une pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, avant que la structure de renfort (18) ne soit soumise à un quelconque des traitements de durcissement, la structure de renfort (18) comprend une préforme fibreuse (16) enroulée.
6. Procédé de fabrication d'une pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, après que la structure de renfort (18) a été soumise à un quelconque des traitements de durcissement, la structure de renfort (18) est en contact avec une première paroi (30') formée à partir de la première préforme de paroi (30) et/ou une deuxième paroi (440 formée à partir de la deuxième préforme de paroi (44).
7. Procédé de fabrication d'une pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première préforme de paroi (30) et/ou la deuxième préforme de paroi (44) comprend une pluralité de nappes de fibres (32, 34, 36, 42) se chevauchant mutuellement.
8. Pale composite pour turbomachine, telle qu'une pale d'aube de guidage en sortie, comprenant une première paroi (30') ayant un renfort fibreux, une deuxième paroi (44') ayant un renfort fibreux, et une structure de renfort (18) disposée entre la première paroi (300 et 'a deuxième paroi (44'), dans lequel la première paroi (30') comprend une première partie d'une nappe de fibres (34, 36), la deuxième paroi (44 comprend une deuxième partie de la même nappe de fibres (34, 36), ladite nappe (34, 36) formant, à l'intersection entre les première et deuxième paroi (30', 440, le bord d'attaque ou le bord de fuite de la pale.
9. Pale composite pour turbomachine selon la revendication 8, comprenant un raidisseur de bord d'attaque (10) et/ou un raidisseur de bord de fuite (10'), à l'intersection entre la première paroi (300 et la deuxième paroi (44').
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