Brevet FR2612255A1 — publié le 19880916

La présente invention a pour objet une tuyauterie d'un motopropulseur, notamment une tuyauterie de refroidissement dans la construc- tion aéronautique ainsi qu'un procédé de fabrication de la tuyauterie. La tuyauterie est placée dans la zone avant du motopropulseur. Par l'extrémité ouverte de la tuyauterie, de l'air est envoyé vers le motopropulseur afin de refroidir ses mécanismes. Les tuyauteries connues de ce type sont réalisées en aciers hautement résistants ou en titane. La durée de vie de cet élément constitutif est limitée par les sollicitations dynamiques dues au motopropulseur. Des résines synthétiques renforcées avec des fibres hautement résistantes et des matières organiques de matrice, telles que les résines époxy ou les résines phénol, sont de plus en plus utilisées en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques et de leur faible poids, en remplacement des métaux légers tels que l'aluminium ou le titane, principalement dans l'industrie aéronautique. Le domaine d'emploi de ces résines synthétiques est généralement limité à OC environ. Dans le secteur de l'astronautique et de l'aéronautique militaire, il a été mis au point une résine polyimide spéciale qui supporte des températures allant jusqu'à 400 OC. Mais, en raison de difficultés technologiques, cette résine synthétique n'est pas encore en mesure de suivre le développement de l'utilisation des matières composites aux fibres dans l'industrie aéronautique. En cas d'incendie du motopropulseur, la tuyauterie doit refroidir le mécanisme du motopropulseur pendant encore un certain temps et résister à une pression interne définie, tous deux étant prescrits par le fabricant du motopropulseur. Jusqu'à présent, les tuyauteries de ce type ont été réalisées en acier résistant aux hautes températures. La température de service de la tuyauterie est de 370 C au démarrage du motopropulseur et atteint 180 à 280 C en service continu. Dans les cas exceptionnels, par exemple en cas d'incendie, la température s'élève à environ 1 100 'C. La tuyauterie doit pouvoir résister à cette température pendant 15 minutes sans brûler ni perdre son étanchéité, la résistance mécanique devant aussi être maintenue. Par le DE-A 26 25 107, on connaît un tuyau composite à deux couches en matière plastique dont la couche interne est une résine plastique résistant aux produits chimiques et aux hautes températures avec charge pulvérulente et/ou fibreuse, et dont la couche externe est une résine synthétique d'armature, renforcée aux fibres de verre, les deux couches étant durcies simultanément sous pression et à une température accrue. Le CH-A.623 908 décrit un tuyau en matière plastique comportant une couche interne et une couche externe, toutes deux renforcées aux fibres de verre, ces dernières étant dirigées en direction périphérique dans la couche interne et axialement dans la couche externe, afin de garantir une haute résistance aux sollicitations de compression lorsque le tuyau est utilisé comme conduite de gaz naturel. Après que la couche interne a été enroulée sur un mandrin et durcie, le mandrin est enlevé et remplacé par un autre qui produit une pression axiale. Pendant l'application et le durcissement de la couche externe, la couche interne est de préférence soumise en même temps à un fluide sous pression. Là encore, le mandrin n'est visiblement retiré qu'après durcissement de la couche externe. Le durcissement ne s'effectue que grâce & une température très élevée (lampes à infrarouge). L'invention a pour but de réaliser une tuyauterie pour le refroidissement de motopropulseurs qui soit plus légère que les tuyauteries connues de ce type, qui présente une surface interne lisse, une durée de vie relativement longue sous sollicitations dynamiques et qui remplisse les conditions requises par le fabricant de motopropulseurs concernant la résistance à la chaleur et à la flamme ainsi que l'étanchéité aux gaz. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que la paroi de la tuyauterie est constituée d'une manière connue en soi d'une couche interne et d'une couche externe en matière plastique durcie, renforcée aux fibres, la couche interne étant porteuse et renforcée aux fibres de carbone et la couche externe calorifuge et renforcée aux fibres de céramique. D'une manière avantageuse, une feuille étanche au gaz, résistant aux hautes températures, est placée entre la couche interne et la couche externe, cette feuille pouvant être en caoutchouc silicone, er. matière plastique, en matière d'alliage, en métal, de préférenoe en acier. Un premier procédé de fabrication de l'élément de tuyauterie est caractérisé suivant l'invention en ce que la couche interne est appliquée de manière connue en soi sur un noyau pouvant être enlevé ultérieurement dont les contours extérieurs correspondent aux contours intérieurs souhaités de la tuyauterie, la couche externe étant appliquée sur la couche interne et une feuille sous vide ayant la forme d'un sac étant enfilée sur la couche externe et forme d'un sac étant enfilée sur la couche externe-et les extrémités du noyau, le vide étant pratiqué dans le sac qui est ensuite fermé, et un durcissement de la couche interne et de la couche externe étant pratiqué ensuite à une température accrue et sous pression, après quoi la feuille sous vide et le noyau sont enlevés et un pré-durcissement complémentaire est effectué sous la même pression mais à une température supérieure à celle du pré-durcissement. Dans le cas o l 'on utilise une feuille étanche au gaz, résistant aux hautes te/pératures, celle-ci est placée avant application de la couche externe sur la couche interne. Un deuxième procédé de fabrication de l'élément de tuyauterie est caractérisé suivant l'invention en ce que la couche interne. est appliquée de manière connue en soi sur un noyau pouvant être enlevé ultérieurement dont les contours extérieurs correspondent aux contours intérieurs souhaités de la tuyauterie, une feuille sous vide ayant la forme d'un sac étant enfilée sur la couche interne et les extrémités du noyau, en ce que l'on fait le vide dans le sac que l'on ferme ensuite, en ce que l'on procède à un' pré-durcissement de la couche interne à une température accrue et sous pression, après quoi la feuille sous vide et le noyau sont enlevés, en ce que l'on applique la couche externe et on enfile une feuille sous vide en forme de sac sur la couche externe, en ce que l'on fait le vide dans le sac que l'on ferme ensuite et en ce que l'on procède à un durcissement complémentaire de la couche interne et de la couche externe sous une même pression mais à une température supérieure à celle du pré- durcissement. Dans le cas o l'on utilise une feuille étanche aux gaz et résistant aux hautes tempDératures, celle-ci est mise en place après durcissement de la couche interne et avant application de la couche externe. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Différents modes de réalisation de l'invention sont représentés & titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés auxquels: La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'une tuyauterie suivant l'invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation d'une tuyauterie suivant l'invention et La figure 3 est un diagramme expliquant un procédé suivant l'invention de fabrication de la tuyauterie. Dans l'exemple de la figure 1, la référence 1 désigne un noyau qui est réalisé dans un alliage métallique à bas point de fusion conformément aux contours intérieurs souhaités de la tuyauterie, par exemple par coulée dans un moule. Comme alliage métallique, on utilisera de préférence un métal de Wood ou de l'étain à souder d'une température de fusion comprise entre 190 et 210 *C, de préférence 'C. Selon les besoins, la forme de la section transversale du noyau peut être carrée, ovale, ronde, etc. Au lieu d'un alliage métallique, on pourrait aussi utiliser du plâtre ou un sel, le plâtre étant enlevé mécaniquement et le sel par fusion ou lavage. Sur le noyau 1, on applique successivement une couche interne 2 et une couche externe 3. La couche interne 2 est faite dans une résine synthétique renforcée aux fibres de carbone et la couche externe 3 dans une résine synthétique renforcée aux fibres de céramique. On utilise de préférence comme résine synthétique pour la couche interne et la couche externe 2, 3, une résine polyimide. Sur la couche externe 3 et les extrémités du noyau, on enfile une feuille sous vide 4 en forme de sac, puis on fait le vide et on la ferme de manière à obtenir une unité compacte. Cette unité est introduite dans un autoclave dans lequel les deux couches 2, 3 sont prédurcies à une température TV (figure 3) comprise entre 168 et 'C, de préférence 177 'C, et sous une pression comprise entre 4 et 10 bars, de préférence 5 bars. Après pré-durcissement, l'unité est retirée de l'autoclave et la feuille sous vide 4 est enlevée. Dans le cas o le noyau 1 est fait de plâtre ou de sel, on l'enlève de la manière décrite plus haut. Dans le cas o le noyau 1 est fait dans un alliage métallique, l'unité libérée de la feuille sous vide 4 est à nouveau introduite dans l'autoclave o la température est portée à une valeur au moins égale à la température de fusion Ts (figure 3) et maintenue jusqu'à ce que le noyau 1 se soit complètement détaché de la couche interne 2. Après durcissement ultérieur de l'alliage métallique, celui-ci peut être utilisé de manière avantageuse pour la fabrication d'un nouveau noyau. La température est à nouveau portée jusqu'à une température TN (figure 3) comprise entre 285 et 315 'C, de préférence 300 C, afin d'obtenir un durcissement complémentaire des deux couches 2, 3, une pression comprise entre 4 et 10 bars, de préférence 5 bars, étant à nouveau maintenue. Après une certaine durée de durcissement, la tuyauterie maintenant finie, est retirée de l'autoclave et soumise éventuellement à un traitement de surface extérieur. On a également la possibilité de procéder à la fusion du noyau, apres durcissement, non pas dans un autoclave mais dans un four ou dispositif similaire. Selon un autre procédé suivant l'invention, seule la couche interne 2 est tout d'abord appliquée sur le noyau 1, recouverte d'une feuille sous vide et pré-durcie, après quoi le noyau 1 et la feuille sous vide 4 sont enlevés, la couche externe 3 appliquée et recouverte d'une feuille sous vide 4, avant que l'on procède au durcissement complémentaire. Dans l'exemple de la figure 2, une feuille métaliique 5, de préférence une feuille d'acier, est placée entre la couche interne 2 et la couche externe 3. Dans le premier procédé cité, la feuille métallique 5 est placée avant application de la couche externe 3 sur la couche interne 2. Dans le deuxième procédé cité, la feuille métallique 5 est appliquée après pré-durcissement de la couche interne 2, et avant application de la couche externe. L'association des couches externe et interne 3,2 et de la feuille métallique 5 fait que dans le cas de développement de flammes à une température supérieure au point de fusion de la feuille métallique, celleci ne peut fondre, puisque la combustion de la couche interne et/ou de la couche externe 2, 3 forme une couche isolante aux gaz qui sert d'isolation contre l'action de la chaleur sur la feuille métallique 5 qui sert de barrière aux gaz. Du fait de la présence de la feuille métallique , l'épaisseur de la couche externe 3 peut être réduite par rapport à celle de l'exemple de la figure 1. Malgré la feuille métallique 5 supplémentaire, le poids de l'élément de tuyauterie ne représente qu'environ un quart du poids d'un élément de tuyauterie réalisé en acier. REVENDICATIONS 1. Tuyauterie pour un motopropulseur, notamment une tuyauterie de refroidissement dans la construction aéronautique, caractérisée en ce que la paroi de la tuyauterie consiste d'une manière connue en soi d'une couche interne et d'une couche externe en matière plastique durcie, renforcée aux fibres, la couche interne (2) étant portante et renforcée aux fibres de carbone et la couche externe (3) étant calorifuge et renforcée aux fibres de céramique. 2. Tuyauterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une feuille (5) étanche au gaz, résistant aux hautes températures, est disposée entre la couche interne (2) et la couche externe (3). 3. Tuyauterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que la feuille est une feuille métallique (5) et de. préférence une feuille d'acier. 4. Tuyauterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche interne et la couche externe (2, 3) sont en résine polyimide. 5. Procédé de fabrication de la tuyauterie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche interne est appliquée de manière connue en soi sur un noyau pouvant être enlevé ultérieurement dont les contours extérieurs correspondent aux contours intérieurs souhaités de la tuyauterie, la couche externe étant appliquée sur la couche interne et une feuille sous vide ayant la forme d'un sac étant enfilée sur la couche externe et les extrémités du noyau, le vide étant pratiqué dans le sac qui est ensuite fermé, et un pré-durcissement de la couche interne et de la couche externe étant pratiqué ensuite à une température accrue et sous pression, après quoi la feuille sous vide et le noyau sont enlevés et un durcissement complémentaire est effectué sous la même pression mais à une température supérieure à celle du pré-durcissement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la feuille étanche aux gaz résistant aux hautes températures est appliquée sur la couche interne avant la mise en place de la touche externe sur la couche interne. 7. Procédé de fabrication d'une tuyauterie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche interne est appliquée de manière connue en soi sur un noyau pouvant être enlevé ultérieurement dont les contours extérieurs correspondent aux contours intérieurs souhaités de la tuyauterie, une feuille sous vide ayant la forme d'un sac étant enfilée sur la couche interne et les extrémités du noyau, en ce que l'on fait le vide dans le sac que l'on ferme ensuite, en ce que l'on procède à un prédurcissement de la couche interne à une température accrue et sous pression, après quoi la feuille sous vide et le noyau sont enlevés, en ce que l'on applique la couche externe et on enfile une feuille sous vide en forme de sac sur la couche externe, en ce que l'on fait le vide dans le sac que l'on ferme ensuite et en ce que l'on procède à un durcissement complémentaire de la couche interne et de la couche externe sous une même pression mais à une température supérieure à celle du pré-durcissement. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'après prédurcissement de la couche interne, on place tout d'abord la feuille étanche au gaz, résistant aux hautes températures puis la couche externe. 9. Procédé selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que le noyau pouvant être enlevé est réalisé dans un alliage métallique à bas point de fusion, la température du pré-durcissement étant inférieure à la température de fusion de l'alliage métallique, et le noyau étant porté après pré- durcissement à la température de fusion pour être enlevé. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise comme alliage métallique un métal de Wood ou de l'étain à souder d'un point de fusion compris entre 190 et 210 C, de préférence 200 *C. 11. Procédé selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que le prédurcissement s'effectue à une température comprise entre 168 et 186 'c, de préférence 177 'C, et le durcissement complémentaire à une température comprise entre 285 et 315 OC, de préférence 300 OC. 12. Procédé selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que le prédurcissement et le durcissement complémentaire s'effectuent sous une pression comprise entre 4 et 10 bars, de préférence 5 bars.