Brevet FR2616180A1 — publié le 19881209

261618C 1.- "Ailette de compresseur réalisée en technique fibreuse, notamment par un turbo-propulseur." L'invention concerne une ailette de compres- seur réalisée en technique fibreuse, d'un turbo-propulseur, cette ailette étant fixée sur une bride annulaire du rotor côté moyeu par l'intermédiaire d'au moins un fût sollicité en traction et rapporté sur l'ailette de compresseur. Les développements dans la construction des turbo-propulseurs tendent, d'une part, à augmenter encore les puissances des propulseurs, et, d'autre part, à amé- liorer leur rentabilité. A cette dernière tendance, se rattachent entre autres, les efforts faits pour réduire dans toute la mesure du possible, le poids des propul- seurs, par exemple en mettant en oeuvre des alliages de 1 5 métau légers à haute résistance ou bien, d'une façon croissante, des matériaux fibreux. Dans le domaine des ailettes de compresseurs, ces matériaux fibreux se pré- sentent comme des matériaux pour les premiers étages non sollicités thermiquement, c'est-à-dire les étages Fan ou bien Propfan de propulseurs modernes à double flux. Les ailettes de compresseurs réalisées par technique fibreuse doivent toutefois être fixées sur un pied d'ailette métallique couplé au rotor de turbine, ce qui s'effectuait Jusqu'à maintenant par bouclage, boulon- nage ou bien rivetage pour absorber les contraintes 2.- provoquées par les efforts centrifuges, les sollicita- tions aérodynamiques et le choc de corps étrangers, Une telle fixation est décrite dans le document AT-PS 249 847. La condition préalable pour une telle fixation est que les sections transversales de l'ailette réalisée en technique fibreuse et du pied métallique de l'ailette, coïncident dans une large mesure. Dans le cas d'ailettes de propfan, il est toutefois souhaitable pour des rai- sons d'aérodynamisme, que la section transversale du pied métallique soit netablement plus réduite que celle du profil de l'ailette. Notamment, dans le cas de per- cussion par un corps étranger, ceci aboutit toutefois pour les fixations connues, à des sollicitations inadmis- sibles de matériaux fibreux au voisinage du pied de l'ailette, du fait du moment de flexion important, auquel cas, il y a risque de rupture de l'ailette. Par le document DE-PS 672 645 et le document DE-PS 28 32 098, on conna t des fixations pour les- quelles il est prévu des boulons de traction à l'inté- rieur de la pâle de l'ailette, grâce à quoi on peut ob- tenir une introduction des efforts plus favorable. Ces fixations présentent l'inconvénient d'un poids élevé, qui se traduit au point de jonction ailette/boulon de traction, à des sollicitations élevées du matériau fi- breux. En partant de cet état de la technique, le but de l'invention est de créer un dispositif de fixation sur le pied métallique de l'ailette pour une pile d'ailette réalisée en technique fibreuse, notamment une pale propfan, cette fixation satisfaisant les exigences aérodynamiques de sections transversales fortement différentes des deux parties constitutives, et permettant, tout en réduisant le poids, d'obtenir une introduction plus favorable des efforts provoqués par l'effet centrifuge et le choc de corps étrangers. 3.- Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion en ce que le fût et l'ailette de compresseur consti- tuent une seule pièce réalisée en technique fibreuse. On peut ainsi obtenir avantageusement une simplification de la fabrication et une réduction du poids en conservant une transmission élevée des efforts. Avantageusement, le fMt est alors réalisé, lors de la fabrication de l'ailette de compresseur, par un faisceau de fibres allongées. De préférence, l'ailette de compresseur est reliée à la bride annulaire du rotor, au moyen de vis ou de boulons. On obtient ainsi que l'ailette de compres- seur soit fixée de deux façons, à la bride métallique annulaire du rotor. Les sollicitations aérodynamiques de force centrifuge sont mieux absorbées et avec une fatigue plus réduite du matériau. Les moments de flexion, les moments de torsion et les efforts transversaux sont principalement transmis par les vis de maintien à la bride annulaire du rotor, ces vis assurant une liaison par frottement et par interpénétration de forme entre la pale du rotor et le pied de l'ailette, tandis que les efforts longitudinaux (force centrifuge) sont, de préférence transmis par le fût. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif de bridage est constitué par un axe de bridage disposé de façon à pouvoir tourner dans un perçage transversal du fût, et comporte deux goujons excentriques de paliers montés dans la bride annulaire du rotor. De préférence, chaque goujon de palier est alors disposé dans une rondelle de palier et celle-ci peut coulisser dans une boutonnière de la bride annu- laire du rotor. Les rondelles de palier sont alors néces- saires pour permettre le montage du dispositif de fixa- tion. - Par rotation de l'axe de. bridage, par 4.- l'intermédiaire d'un six-pans disposé sur un des gou- Jons de palier, on obtient l'application d'une contrainte de traction sur le fût. Les boutonnières sont alors né- cessaires pour des raisons cinématiques. Dans une variante de réalisation du dispositif de bridage, il est prévu que le dispositif de bridage soit constitué par un axe de maintien qui fixe le fût sur une douille de bridage, laquelle comporte sur une fa- ce frontale deux surfaces frontales semi-annulaires mon- tant en hélices, et ces surfaces s'appliquent contre deux surfaces conformées de façon diamètralement opposée, d'une douille co-axiale rotative, cette douille co-axiale rota- tive prenant appui sur la bride annulaire du rotor. De préférence, il est prévu que la bride annulaire du rotor comporte au niveau de la douille rotative, une ou plu- sieurs boutonnières, et la douille rotative comporte à ce niveau des perçages de réglage pour la mise en place de moyens de bridage. Ainsi, l'effort de bridage peut être appliqué d'une façon sûre et simple et par l'in- termédiaire d'un blocage de la douille rotative, un rela- chement de la contrainte dans les conditions de fonction- nement peut être empêché d'une façon simple. Dans une autre variante de réalisation, il est prévu que le fût soit réalisé sous la forme d'un U tandis qu'un excentrique est prévu à l'intérieur de la courbure de ce fût. Ceci présente l'avantage que l'effort de contrainte peut être introduit de façon favorable et que les fibres ne sont pas interrompues. On obtient ainsi une meilleure utilisation du matériau. L'invention va être exposée plus en détail ci-après en se référant aux dessins ci-Joints, dans les- quels s - la figure 1 est une vue latérale d'un turbo- propulseur propfan, - la figure 2 est une section transversale 5.- de la fixation de l'ailette de compresseur, - la figure 3 montre cette forme de réalisa- tion en vue latérale, - la figure 4 montre en section transversale, une autre réalisation de la fixation de l'ailette de com- presseur. - la figure 5 est une vue en perspective d'une douille de bridage, - la figure 6 montre une forme de réalisation avec un fût en forme de U. Sur la figure 1 est représenté un turbo-propul- seur propfan qui est constitué par une turbine à gaz 1, non représentée plus en détail, et par un rotor propfan 3 bridé sur cette turbine, par l'intermédiaire d'un arbre 2. Sur ce rotor sont rapportées au moyen du dispositif de bri- dage 5 conforme à l'invention, des ailettes de compres- seur 4 réalisées en technique fibreuse et réparties sur la périphérie. La figure 2 montre une coupe d'un dispositif de fixation 5 dans lequel un fût 18 qui constitue avec l'ailette de compresseur 4, une pièce constitutive uni- que, est disposé dans un évidement correspondant 19 d'une bride annulaire de rotor 8. Dans un perçage trans- versal 20 du fût 18, il est prévu un axe de bridage 21 qui comporte à ses deux extrémités, des goujons de pa- lier 22, 23 excentrés. Sur au moins un de ces goujons de palier 23, est prévue une bride rotative 24 en forme de six-pans, grâce à quoi, au moyen d'un outil approprié, l'axe de bridage 21 peut être mis sous contrainte par rotation. -Les goujons de palier 22, 23, sont montés dans deux rondelles de palier 25, 26, et celles-ci à leur tour, sont disposées de façon à pouvoir coulisser dans des boutonnières 27, 28 comme on peut le voir sur la figure 3. En faisant tourner l'axe de bridage 21, par l'intermédiaire de la bride rotative 24, les rondelles 6.- de palier 25, 26, roulent dans les boutonnières 27, 28, car ceci est nécessaire pour des raisons cinématiques, du fait de l'excentricité des goujons de palier 22, 23, par rapport au centre de l'axe de bridage 21. On appli- que ainsi sur le fût 18, un effort de traction et, de ce fait, l'ailette de compresseur 4 est pressée contre la bride annulaire de rotor 8. Comme cela est indiqué sur la figure 3, il est prévu des vis de maintien 6 et une tôle de pression 9. Grâce à la mise sous contrainte du fût 18 s'étendant à l'intérieur de l'ailette de compresseur 4, une con- trainte de pression est obtenue sur les couches de fibres externes de l'ailette de compresseur 4, au voisinage de la bride annulaire de rotor 8, cette con- trainte augmentant nettement la résistance de l'ailette du compresseur 4 contre les chocs de corps étrangers. Une variante du dispositif de bridage 5 est représentée sur la figure 4. Dans ce cas, un axe de maintien 32 est disposé dans un perçage transversal 31 du fût 18, cet axe étant monté dans un perçage traver- sant 34a, 34b d'une douille de bridage 33. Cette douille de bridage 33 comporte sur une face frontale, comme on peut le voir sur la figure 5, deux surfaces frontales 35, 36 demi-circulaires, s'élevant en hélices, auxquelles est adaptée une douille rotative 37 disposée co-axialement et présentant à l'opposé la même configuration. La douille de bridage 33 et la douille rotative 37 sont susceptibles de se déplacer axialement l'une sur l'autre, dans la bride annulaire de rotor 8, la douille rotative 37 pre- nant appui sur cette bride annulaire de rotor 8. La bri- de annulaire de rotor 8 comporte en un ou plusieurs em- placements, des boutonnières 38a, 38b qui permettent l'accès à des perçages de réglage 39a, 39b, dans la douille rotative 37. Grâce à des outils appropriés, ap- pliqués dans les perçages de réglage 39a, 39b, on peut 7.- par rotation de la douille rotative 37, obtenir la mise sous contrainte du fût 18. La bride annulaire de rotor 8 comporte pour permettre le montage de l'axe de maintien 32, un pergage de montage 40. La figure 6 montre une forme de réalisation du dispositif de bridage 5d, dans laquelle un fût 18 en forme de U entoure un excentrique 42. Par rotation de I'éxcentrique 42, l'ailette de compresseur 4 est tirée contre la bride annulaire de rotor 8. Le montage du fût 18 en forme de U s'effectue par l'intermédiaire de fen- tes d'introduction non représentées. Un autre avantage de l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de bridage (5,b,c,d) est réglé sur un effort de bridage qui sesitue dans un rapport de 0,5 à 10 avec la force centrifuge maximale de l'ailette (4) du compresseur. RE V EN D I C AT I 0 N S 1.- Ailette de compresseur, réalisée en tech- nique fibreuse, d'un turbo-propulseur, cette ailette étant fixée sur une bride annulaire du rotor côté moyeu par l'intermédiaire d'au moins un ftt sollicité en trac- tion et rapporté sur-l'ailette de compresseur, ailette caractérisée en ce que le fût (18,b,c,d) et l'ailette de compresseur (4) constituent une seule pièce réalisée en technique fibreuse. 2.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse, selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette ailette est reliée à la bride annulaire du rotor (S,b,c,d) par des vis ou des boulons. 3.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif de bridage (5,b,c,d) est constitué par un axe de bridage (21) disposé de façon à pouvoir tourner dans un perçage transversal (20) du fût (18 b,c,d) et comporte deux goujons excentriques de paliers (22, 23) montés dans la bride annulaire du ro- tor (8,b,c,d). 4.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque goujon de palier (22, 23) est placé dans une rondelle de palier (25, 26), et cette rondelle est disposée, de façon à pouvoir coulisser, dans une bouton- nière (28, 29) de la bride annulaire du rotor (8,b,c,d). 5.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de bridage (5,b,c,d) est constitué par un axe de maintien (32) qui fixe le fût (18,b,c,d) sur une douille de bridage (33), laquelle com- porte sur une face frontale deux surfaces frontales semi- annulaires (35, 36) montant en hélice, et ces surfaces s'appliquent contre deux surfaces conformées de façon diamètralement opposée, d'une douille co-axiale rotative (37), cette douille co-axiale rotative (37) prenant ap- pui sur la bride annulaire du rotor (S b,c.d). 6.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bride annulaire du-rotor (8 b.c,d) comporte au niveau de la douille rotative (37) une ou plusieurs bou- tonnières (38), et la douille rotative (37) comporte à ce niveau des perçages de réglage (39) pour la mise en place de moyens de bridage. 7.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dispositif de bridage (5b,c,d) est réglé sur un effort de bridage qui se situe dans un rapport de 0,5 à 10 avec la force centrifuge maximale de l'ailette (4) du compresseur. 8.- Ailette de compresseur réalisée en tech- nique fibreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fût (18 b,c,d) est réalisé sous la forme d'un U tan- dis qu'un excentrique (42) est prévu à l'intérieur de la courbure de ce fût.