Brevet FR2624786A1 — publié le 19890623

"Procédé pour fabriquer une pale de rotor de forme qauche dans l'espace à l'aide de fibres imprégnées de résine". L'invention a pour objet un procédé pour fabriquer une pale de rotor de forme gauche dans l'espace en entourant un noyau avec une matière en fibres imprégnée de résine. Les éléments de construction fabriqués avec des fibres ont pris une importance technique toujours plus grande en raison de leurs propriétés exceptionnelles. Leur faible densité, leur résistance élevée à la traction et leur mise en forme relativement simple ont permis à leurs applications de pénétrer dans des domaines qui, antérieurement, étaient réservés aux matériaux métalliques. Ainsi, on en est venu à utiliser les matières renforcées par des fibres aussi en aéronautique, entre autres, pour des applications en tant que pales de rotors à fortes charges dynamiques et pour des hélices ou des pales d'hélices "prop fan". Une autre propriété remarquable des matières renforcées par des fibres est que l'on a la possibilité d'agir sur les propriétés de l'élément de construction en disposant les fibres dans des directions préférentielles. On peut ainsi obtenir des caractéristiques différentes de la matière dans des directions différentes, par exemple en ce qui concerne le module d'élasticité ou les constantes d'amortissement. Cependant, la fabrication d'éléments de construction de formes compliquées en matière renforcées par des fibres pose des problèmes techniques, en particulier si les surfaces sont gauches dans l'espace,notamment avec des formes en partie concaves, et si l'on demande des propriétés de résistance et vibratoires différentes dans des directions différentes. Cela est valable notamment pour les pales de fan ou les pales d'hélices "prop fan" des nouveaux turbopropulseurs pour lesquels la disposition des pales sur le pied de pales ou sur le rotor pose un autre problème particulier. La fabrication actuelle de tels éléments de construction implique une dépense élevée, ce qui entraîne des. frais de fabrication élevés en conséquence. Ainsi, on place dans un moule creux des éléments appelés "prepregs", c'est-à-dire des plaques de fibres imprégnées d'une matière d'enrobage et on durcit ensuite ces plaques par l'action de la pression et de la température. Il est alors désavantageux qu'avec ce procédé de fabrication, on ne puisse agir sur les propriétés des éléments de construction, ce qui est connu comme possible, qu'en engageant une dépense très élevée. L'invention a pour but de créer un procédé pour fabriquer des pales de rotor de forme gauche dans l'espace, ce procédé permettant une fabrication simple et rapide, les propriétés des éléments de construction pouvant être modifiées de façon voulue par une disposition intentionnelle des fibres. On doit alors pouvoir obtenir une bonne disposition des fibres, notamment dans le cas de surfaces de formes concaves. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on presse au moyen d'un galet de pression des cordons de fibres imprégnées de résine d'enrobage contre le noyau et on durcit la résine d'enrobage immédiatement après le pressage dans une installation de prédurcissement 3G accouplée avec le galet de pression. Des modes de réalisation avantageux de l'invention sont indiqués dans la suite. Le procédé suivant l'invention procure un avantage en ce que les fibres peuvent être disposées de façon simple dans chaque direction sur des surfaces de forme quelconque de la pale de rotor et y être fixées par adhérence, c'est-a-dire qu'elles ne glissent plus. Après le durcissement des fibres, celles-ci restent adhérentes aussi sur des surfaces de forme concave, ce qui garantit une mise en place rapide et précise des fibres. On peut, suivant les conditions requises disposer plusieurs couches de fibres en superposition avec la même orientation ou des orientations différentes. L'installation de prédurcissement gélifie la matière d'enrobage de façon telle que les fibres sont collées dans leur position, le mélange de fibres et de matière d'enrobage n'étant cependant pas encore durci. Ensuite, l'élément de construction enroulé est comprimé dans un moule à la cote finale, puis il est durci dans un four. De plus, le temps nécessaire pour fabriquer un élément de construction suivant la technique des fibres enroulées est considérablement raccourci par rapport aux procédés classiques. Il est en outre essentiel que les pales de forme concave puissent être recouvertes de façon simple et précise avec des couches de fibres ce qui n'est possible que de façon insuffisante avec les procédés de disposition classique. On obtient ainsi avantageusement une simplification importante du procédé d'enroulement, ce qui convient pour une application entièrement automatique avec commande par ordinateurs et robots. Les cordons de fibres peuvent être avantageusement disposés suivant des tracés préférentiels. On peut ainsi obtenir, intentionnellement, une structure anisotrope de l'élément de construction, ce qui fait qu'on peut réaliser des dispositions qui favorisent la stabilité et la résistance. On peut ainsi, notamment, supprimer les problèmes de vibrations. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les cordons de fibres pour la fixation de la pale de rotor sur un pied de pale peuvent être bouclés autour d'une série de boutons de fixation disposés sur le pied de pale. On peut ainsi obtenir une introduction particulièrement favorable dans le pied de pale des forces centrifuges agissant en service. L'invention est décrit plus en détail ci- après en se référant aux dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une aube de ventilateur, - la figure 2 est une vue en perspective de l'appareil de disposition des fibres, - la figure 3 est une vue en perspective d'un robot à portique à six axes. La figure 1 représente une pale de rotor 1 pouvant être fabriquée à l'aide du procédé suivant l'invention. On a indiqué les directions préférentielles des fibres à disposer: la direction de traction principale 2 et les couches obliques 3 et 4. De préférence, les fibres sont guidées autour de boutons de retenue 5 disposés sur un pied de pale 6. On obtient ainsi un bon assemblage entre les deux éléments de construction et les forces de traction qui se développent lors du fonctionnement de la pale sont bien introduites dans le pied 6 de cette pale. La figure 2 représente un appareil 8 de disposition des fibres essentiellement constitué d'un rouleau de fibres 10 d'un conduit 12 d'amenée des fibres, d'un galet de pression des fibres ll. et d'une installation de prédurcissement 15. Le cordon de fibres 9 déroulé à partir du rouleau 10 de réserve de fibres est tiré par le galet de pression des fibres 11 à travers le conduit 12 d'amenée de fibres. En même temps, de la matière d'enrobage est amenée au cordon de fibres en quantités définies à partir du dispositif de dosage de matière d'enrobage 14 et en passant par le conduit 13 d'amenée de matière d'enrobage. La matière d'enrobage est amenée au dispositif de dosage de matière d'enrobage 14 à partir du réservoir de stockage 16 et par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée flexible 17. On peut alors régler le volume de matière d'enrobage amenée pour une longueur donnée des fibres, ce volume étant de préférence adapté au débit des fibres. Les fibres ainsi imprégnées sont posées exactement suivant le tracé prédéterminé sur le noyau de l'élément de construction 1 par le galet de pression des fibres 11 et elles sont durcies (gélifiées) au moyen de l'installation de prédurcissement 15, de sorte que la surface devienne sèche. De cette façon, les fibres sont fixées dans une mesure telle qu'elles peuvent être disposées suivant des tracés incurvés. On peut ensuite poser sur les fibres prédurcies d'autres couches de fibres dans une direction quelconque. Comme on le voit sur la figure 3, l'appareil 8 de disposition des fibres, indiqué schématiquement, est monté sur le "poignet" d'un robot à portique 7 à six axes et peut ainsi, en étant commandé par un ordinateur, disposer le cordon de fibres 9 de façon entièrement automatique sur le noyau de l'élément de construction suivant les tracés calculés à l'avance. On peut ainsi avoir une possibilité de reproduction très précise ( Après que la pièce brute ainsi fabriquée ait été complètement enroulée, elle est ensuite disposée dans un moule et durcie de façon classique au moyen de la pression et de la température. Il est avantageux que l'installation de prédurcissement soit constituée sous forme de radiateur à rayons infrarouges. 262478 6 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour fabriquer une pale de rotor (1) de forme gauche dans l'espace en entourant un noyau avec une matière en fibres imprégnée de résine, caractérisé en ce qu'on presse au moyen d'un galet de pression (11) des cordons de fibres (9) imprégnées de résine d'enrobage contre le noyau et on durcit la résine d'enrobage immédiatement après le pressage dans une installation de prédurcissement (15) accouplée avec le galet de pression (11). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour fixer la pale sur un pied de pale (6), on boucle les cordons de fibres sur une série de boutons de fixation (5) disposés sur le pied de pale (6). 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de prédurcissement est constitué sous forme de radiateur à rayons infrarouges. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on tire au moyen du rouleau de pression (11) les cordons de fibres à travers un conduit d'amenée de fibres en ajoutant alors de la matière d'enrobage aux cordons de fibres.