Brevet FR2626617A1 — publié le 19890804

1* " Aube mobile pour un rotor d'un groupe moto- propulseur, notamment pour les avions commerciaux ". L'invention concerne une aube mobile pour un rotor de groupe motopropulseur comprenant un pied d'aube métallique et une pale se composant au moins partiellement d'un matériau composite à fibre, pour laquelle le pied d'aube comprend un noyau d'appui, dans lequel est suspendue une boucle de fibre s'éten- dant dans le sens longitudinal de l'aube, et le noyau d'appui étant pourvu d'un certain nombre de traverses situées avec un certain écartement, orientées radiale- ment vers l'intérieur par rapport à l'axe du rotor, au moyen desquelles l'aube mobile est fixée coté rotor. Dans le monde entier, des tentatives sont en cours, dans la construction de groupes moto- propulseurs, de réduire au moyen de l'utilisation de matériaux composites à fibres, le poids du groupe mo- to-propulseur. -Les groupes moto-propulseurs récents, en particulier pour les avions commerciaux, possèdent un rapport de dérivation élevé et ont ainsi les dimen-' sions extérieures importantes des aubes soufflantes ou' turbo-soufflantes. Celles-ci, avec des aubes tournant à-des vitesses de rotation très élevées, sont soumises & une sollicitation par force centrifuge élevée et doivent par conséquent être fabriquées en matériau de résistance élevée. On propose l'utilisation de matériaux compo- sites à fibres pour des aubes de ce type, du fait de leur résistance aà la traction élevée, en rapport à un faible poids spécifique. Toutefois, l'introduction de la force, en particulier des efforts centrifuges, et des sollicitations par impact de corps étrangers, n'a été résolu & ce jour que de manière insuffisante par l'aube en fibre, par rapport au moyen métallique. Pour 1o le cas des réalisations connues dans l'état de la technique, la pale de rotor en fibre est collée ou ri- vetee sur le pied métallique également réalise sous forme de noyau de pale. Du fait de la résistance à la poussée et a la compression du matériau composé à fibre est nota- blement plus faible que celle des métaux, il n'a pas encore été possible à ce jour de fabriquer le pied. d'aube en matériau composé & fibre, garantissant de ce fait une transmission appropriée des efforts, de l'au- 2o be au moyeu. c'est pourquoi, la pale est fabriquée dans ce matériau et le pied d'aube en métal. Il se pose toutefois le problème d'une introduction favora- ble des efforts, du fait que la liaison est principa- lement réalisée par interpénétration de force et non par interpénétration de forme. Selon le document DE-OS 20.42 665, on con- nait une aube de rotor selon le préambule, pour la- quelle les tronçons de fibre entourent une tige dispo- sée axialement et sont accrochés dans une fente du pied d'aube métallique. Il se révèle désavantageux que les fibres soient sollicitées en pression dans' une section relativement étroite, pour supporter les ef- forts centrifuges. Selon le document DE-S08 16 28 286, on con- nait une fixation d'aube pour une soufflante axiale, pour laquelle les tronçons entourent un tourillon, le tourillon étant monté dans une pièce de raccordement. L'aube est disposée pivotante latéralement et posséde une stabilité en flexion limitéêe. L'invention a par conséquent pour but, d'ob- tenir pour une aube une introduction favorable des ef- forts survenant en fonctionnement, depuis la pale en fibre vers le pied d'aube métallique, les matériaux des fibres ne devant être sollicités qu'en traction. Selon l'invention, le problème est résolu en ce que les traverses sont reliées à un plateau de pied de l'aube qui est fixé côté rotor au moyen d'une man- chette de forme ajustée. Selon une caractéristique, la liaison des traverses au plateau de pied d'aube s'effectue par soudure. Selon une autre caractéristique, le plateau de pied d'aube est rond. Selon une autre caractéristique, les traver-- ses sont réalisées en forme de queue d'aronde, et leurs sections c6té rotor étant entourées par une enveloppe commune, pour former un guidage de queue d'aronde. Selon une autre caractéristique, l'enveloppe est métallique. Selon une autre caractéristique, le noyau d'appui présente en section la forme d'un coin à tête arrondie en forme de piston. Selon une autre caractéristique, les nervu- res sont régulièrement espacées. Selon une autre caractéristique, les tron- çons de fibre situés dans les espaces intermédiaires entre les traverses entourent le noyau d'appui sans interruption, tandis que les tronçons de fibres situés dans les environs des traverses sont coupés. Selon une autre caractéristique, -les espaces intermédiaires situés entre les traverses sont remplis d'un matériau de faible densité pour former un contour aérodynamiquement favorable. Selon une autre caractéristique, les traver- ses ne sont prévues que dans la section centrale du noyau d'appui. L'avantage le plus important de l'invention consiste en ce que les tronçons de fibre de la pale d'aube sont accrochés sur le noyau d'appui et ne sont ainsi sollicités qu'en traction, lors du fonctionne- ment. On peut ainsi exploiter-de manière avantageuse la résistance à la traction élevée des fibres. La fixation des aubes sur le rotor est réalisée au moyen d'un certain nombre de traverses réparties sur la sec- tion centrale du noyau d'appui, au moyen desquelles l'aube mobile est fixée c8té rotor. - Une transmission favorable des forces cen- trifuges apparaissant en fonctionnement est de ce fait possible, sans que les fibres de la pale de rotor' soient sollicitées défavorablement, par exemple en pression. On obtient en outre un accrochage très rigi- des aubes mobiles, ne causant simultanément qu'un fai- ble poids. De manière avantageuse, le noyau d'appui présente en section transversale la forme d'un coin' & tête arrondie en forme de lobe, de sorte qu'un encer- clement favorable par les tronçons de fibres est pos- sible. - Une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention prévoit que les traverses soient régu- lièrement espacées. On obtient de ce fait une réparti- tion favorable de la charge. Selon une forme-de réalisation préférée de l'invention, les traverses sont reliées'à un plateau de pied d'aube rond, fixé au moyen d'une manchette de forme annulaire. On peut atteindre de ce fait une adaptation favorable du dispositif de fixation à un dispositif de pivotement des aubes intégré au rotor. La liaison traverses/plateau de pied d'aube s'effectue avantageusement par sondage, en particulier sondage par rayonnement d'6électrons. Ce dernier présente l'avantage d'un développement de chaleur plus limité, faisant que la fibre appliquée précédemment n'est pas Io endommagée. En variante, il est possible de fabriquer en une seule partie le noyau d'appui et le plateau de pied d'aube et de passer les tronçons de fibre dans la section centrale du noyau d'appui, par les ouvertures situées entre les traverses 7. Les tronçons de fibre situés dans la zone de nervure doivent Atre collé6s après-coup. Dans une forme alternative de l'invention, les traverses sont réalisées avec une section trans- versale en forme de queue d'aronde. Celles-ci sont avantageusement entourées d'une enveloppe métallique, faisant qu'une réalisation en forme de queue d'aronde du pied d'aube est obtenue, de manière similaire aux réalisations connues pour les aubes de compresseurs ou de turbines. Ceci permet une fixation des aubes néces- sitant peu de place, évitant le risque de rupture d'aubes du fait de défauts matière dans le dispositif de fixation. Diverses autres caractéristiques et avanta- ges du dispositif de l'invention ressortent de la des- cription détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limi- tatif aux dessins annexées auxquels: - la figure 1 est une coupe partielle dans la zone de pied d'une pale d'aube, - la figure 2 es une vue de-dessus d'une pale d'aube coupée, - la figure 3 est une section transversale selon la ligne A-A de la figure 2,. - la figure 4 est une forme de réalisation alternative de la fixation de pale d'aube, - la figure 5 est une vue coupée transversalement de la forme de réalisation de la figue 4. on voit & la figure 1 la section c8té moyeu d'une pale d'aube 1, qui se compose au moins partiel- lement de matériaux composites à fibres. Un noyau d'appui 2 s'étend à l'intérieur, sensiblement sur tou- te la largeur de l'aube, noyau dans la section centra- le 4 de l'extrémité c8té moyeu duquel sont disposées un certain nombre de traverses régulièrement répar- ties, s'étendant en direction du rotor. Le noyau d'ap- pui 2 est entouré le long de l'ensemble de son étendue par des tronçons de fibres 3, pouvant être coupés dans les zones des traverses 7. Un plateau de pied d'aube 8 2o approximativement rond est soude sur les emplacements 13, sur les traverses 7. Le plateau de pied d'aube 8 est relié par interpénétration de forme au moyeu mé- tallique 6 par une manchette de forme annulaire 14. Le moyeu 6 est entrainé par un groupe turbo-propulseur non représenté, une pluralité d'aubes du type de.l'in- vention étant prévues à sa périphérie et montées au moyen de l'agencement de fixation selon l'invention. Les espaces intermédiaires 12 situés entre les traver- ses 7 sont remplis d'un matériau de faible densité, de préférence de matériau à fibres ou des matériaux a mousse, pour former. un contour aêrodynamiquement favo- rable. A la figure 2, la pale d'aube est représen- tée en section transversale. On voit que le noyau d'appui 2 est enveloppé de tronçons de fibres 3. sim- plement, il n'est pas prévu de fibre sur les traverses 7. En outre, on peut distinguer les emplacements 13, auxquels les traverses sont reliées au plateau de pied d'aube. Le noyau d'appui 2 est creux à l'intérieur, pour économiser du poids. A la figure 3, représentant une coupe effec- tuée le long de la ligne A-A de la figure 2, on dis- tingue le contour de section transversale, en forme de goutte, du noyau d'appui 2, avec l'espace creux inté- rieur 15. Les espaces intermédiaires 12 entre les tra- verses 7 sont complètement remplis d'un matériau de faible densité, ce qui s'effectue après la liaison du plateau de pied d'aube 8 aux traverses 7 du fait que celles-ci sont avantageusement soudées. Il.est de ce fait garanti une forme aérodynamiquement favorable au voisinage du pied d'aube, particulièrement le long de la surface 16. La figure 4 représente une variante de forme de réalisation de la fixation de pale d'aube, pour la- quelle on obtient un guidage en forme de queue d'aron- de au moyen d'une enveloppe 10 entourant les traverses 7, ainsi qu'on le voit en particulier & la figure 5.. L'appui de la pale d'aube sollicitée en fonctionnement par les efforts centrifuges et ceux dûs aux gaz s'ef- fectue le long des flancs 17 du guidage en queue d'aronde 11. On a représenté & la moitié droite de la fi- gure 5, une section transversale dans un espace inter- médiaire 12, l'espace étant rempli de matériau de fai- ble densité. On a représenté sur la moitié gauche de la figure 5 une section transversale dans une traverse 7 selon la figure 4, o l'on peut voir la réalisation en queue d'aronde des traverses 7. L'enveloppe 10 ga- rantit un contour extérieur lisse et sert de plus à la répartition de la charge. REVENDICATIONS 1') Aube mobile pour un rotor de groupe mo- to-propulsion comprenant un pied d'aube métallique et une pale se composant au moins partiellement d'un ma- têriau composite a fibre, pour laquelle le pied d'aube comprend un noyau d'appui (2), dans lequel est suspen- due- une boucle de fibre s'étendant dans le sens longi- tudinal de l'aube, et le noyau d'appui (2) étant pour- vu d'un certain nombre de traverses (7) situées avec un certain écartement, orientées radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du rotor, au moyen desquelles l'aube mobile (1) est fixée c8té rotor,.ca- ractérisée en ce que les traverses (7) sont reliées à un plateau de pied de l'aube (8) qui est fixé d8té ro- tor au moyen d'une manchette (14) de forme ajustée. 2*) Aube mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que laliaison des traverses (7) au plateau de pied d'aube (8) s'effectue par soudure. 3') Aube mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau de pied d'aube (8) est rond. 4.) Aube mobile pour un rotor de groupe de propulsion comprenant un pied d'aube métallique et une pale se composant au moins partiellement d'un matériau composite & fibre, pour laquelle le pied d'aube com- prend un noyau d'appui (2), dans lequel est suspendue une boucle de fibre s'étendant dans le sens longitudi- nal de l'aube, et le noyau d'appui (2) étant pourvu d'un certain nombre de traverses (7) situées avec un certain écartement, orientées radialement vers l'inté- rieur par rapport à l'axe du rotor, au moyen desquel- les l'aube mobile (1) est fixée c8té rotor, caractéri- s6e en ce que les traverses (7) sont réalistes sous forme de queue d'aronde, et leurs sections c8té rotor étant entourées par une enveloppe (10) commune, pour former un guidage de queue dtaronde.. ') Aube mobile selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (10) est métalli- que. 6*) Aube mobile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que le noyau d'appui (2) présente en section la forme d'un coin à tête arrondie en forme de piston. 7*) Aube mobile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que les tra- verses (7) sont régulièrement espacées. 84) Aube mobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les tron- çons de fibre (3) situés dans les espaces intermédiai- res (12) entre les traverses (7) entourent le noyau d'appui (2) sans interruption, tandis que les tronçons de fibre (3) situés dans les environs des traverses (7) sont coupés. 9') Aube mobile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que les es- paces intermédiaires (12) situés entre les traverses (7) sont remplis d'un matériau de faible densité pour former un contour aérodynamiquement favorable. ') Aube mobile selon i'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que les tra- verses (7) ne sont prévues que dans la section centra- le (4) du noyau d'appui (2).