Brevet FR2679296A1 — publié le 19930122

DESCRIPTION La présente invention concerne une plate-forme séparée inter- aube pour disque aileté de rotor de turbomachine, destiné notamment à une soufflante de turboréacteur ou à un étage de compression-de moteur aéronautique. Dans la réalisation de rotors de turbomachine, notamment du type envisagé ci-dessus, il est connu, par exemple dans le but de permettre un démontage unitaire dans le cas d'aubes à grande corde présentant un vrillage important et/ou faciliter leur fabrication, soit lors des opérations d'usinages, soit dans le cas d'utilisation de matériaux composites, de prévoir une réalisation des aubes en plusieurs parties et notamment en prévoyant des plates-formes séparées inter-aubes dont l'une des fonctions est de reconstituer une paroi continue de limitation de la veine de circulation d'air Ces techniques connues sont notamment illustrées par GB-A-2 006 883, GB-A-2 171 151 ou US-A-3 393 862 qui montrent l'utilisation20 de plates-formes séparées inter-aubes et leurs divers modes de fixation sur le rotor L'utilisation de matériaux composi Les a également étê-envisage -pourz la réalisation de ces pièces. FR-A-2 639 402 présente un autre exemple de réalisation comportant des modalités particulières de réalisation des fixations de la plate-forme sur le disque de rotor et dans certains cas la plate-forme est réalisée en un matériau composite du type stratifié par bobinage ou drappage de30 tissus. L'invention vise à conserver les avantages notés ci-dessus des solutions antérieures et notamment la démontabilité individuelle des aubes du rotor ainsi qu'une masse la plus35 réduite possible qui est une condition importante pour une pièce tournante et cette importance est encore renforcée dans les applications aéronautiques Un des buts de l'invention est également d'assurer une rigidité suffisante aux plates- formes pour qu'elles ne fléchissent pas, notamment sous l'effet du champ centrifuge et ceci afin de ne pas modifier les conditions aérodynamiques locales Les applications prévues, notamment pour la soufflante, correspondant à un emplacement à l'amont du moteur, imposent également un choix de matériau et une définition des pièces assurant une résistance convenable-aux-impacts et-à-l-'érosion provenant de l'ingestion de corps-étrangers-à l'entrée du-moteur, tels que grêlons, graviers, sable ou poussières diverses. Une plate-forme du type précité répondant à ces conditions de manière améliorée par rapport aux solutions connues antérieures est caractérisé en ce qu'elle est constituée de deux parties en matériau composite, une première partie, réalisée en un premier matériau stratifié et formant un cadre à quatre côtés, de forme générale trapézoïdale, la petite base étant placée du côté amont du rotor, la grande base du côté aval du rotor et les deux autres côtés latéraux du trapèze étant disposés chacun du côté d'une aube respectivement et une deuxième partie, réalisée en un second20 matériau relativement souple et auto-adhésif du type polyuréthane et formant un plateau recouvrant la plus grande partie des deux côtés latéraux du cadre en laissant lesdites petite et grande bases dégagées et portant des nervures orientées dans une direction périphérique du rotor, d'une25 aube à l'autre, et régulièrement réparties, lesdits côtés latéraux du cadre étant en outre entièrement recouverts d'une couche dudit second matériau, au droit dudit plateau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente, selon une vue schématique en perspective une plate-forme inter-aube, selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 2 et 3 schématisent un exemple d'élément en matériau composite stratifié soumis à des efforts; les figures 4 a, 4 b, 4 c schématisent un mode de réalisation du cadre structural formant une première partie de la plate-forme représentée sur la figure 1; les figures 5 et 6 représentent selon une vue en section suivant la ligne V- V de la figure 1 respectivement deux variantes de réalisation du plateau formant une deuxième partie de la plate-forme représentée sur la figure 1. Une plate-forme 1 séparée inter-aube conforme à l'invention, destinée à être montée sur un disque de turbomachine entre deux aubes voisines pour constituer un disque aileté de rotor, notamment pour une soufflante ou un étage de compression, telle que représentée sur la figure 1, est constituée de deux parties: une première partie 2 formée d'un cadre structural présentant une forme générale trapézoïdale, une deuxième partie 3 formant un plateau 4 supporté par ledit cadre 2. Ledit cadre 2 est réalisé en un matériau composite stratifié, notamment du type à fibres de carbone dans une matrice en résine époxy, qui présente des caractéristiques de résistance mécanique suffisantes pour assurer la résistance et la rigidité de la plate-forme 1 dans le champ centrifuge auquel elle est soumise dans les conditions de fonctionnement sur30 moteur La figure 2 schématise un élément 2 a en matériau composite stratifié soumis à des efforts T dans une direction perpendiculaire aux plans des fibres ou plis Dans cette direction la résistance aux efforts, tant en cisaillement qu'en traction ou compression, est faible Par contre le35 même élément 2 a représenté sur la figure 3, soumis aux mêmes efforts F de cisaillement, traction ou compression, dans une direction contenue dans le plan des fibres présente une résistance nettement plus grande qui peut être multipliée par un facteur 50 Par suite, dans la réalisation du cadre 2 en matériau composite stratifié, les plans de drapage sont situés dans le plan de résistance maximale par rapport aux efforts Les figures 4 a, 4 b et 4 c illustrent un mode de réalisation du cadre 2 répondant à ces conditions Cette opération est effectuée par drapage Les plis sont drapés autour d'une forme tubulaire 2 b de section sensiblement trapézoïdale, comme représenté sur la figure 4 a Un découpage en tranches, suivant les lignes pointillées indiquées sur la figure 4 a permet ensuite d'obtenir le cadre 2 tel que représenté sur la figure 4 b Les plis sont des rubans disposés longitudinalement ou des plis 2 c enroulés autour de la forme tubulaire, comme représenté sur la figure 4 c. Le cadre 2 obtenu à forme trapézoïdale se compose d'une petite base 5, d'une grande base 6, reliée par deux côtés latéraux 7 et 8, les angles présentant de préférence un arrondi La largeur h des tranches décrites ci-dessus en référence aux figures 4 a et 4 b dans le mode d'élaboration correspond à la hauteur du cadre 2.20 La deuxième partie 3 de la plate-forme 1 peut notamment être obtenue par surmoulage du cadre 2 Dans ce but, le cadre 2 est placé dans un moule, de manière connue en soi et non représentée sur les dessins, dans lequel on injecte un25 matériau composite relativement souple et auto-adhésif du type polyuréthane Le matériau injecté et surmoulé recouvre entièrement les côtés latéraux 7 et 8 du cadre 2 en laissant une partie, respectivement 9 et 10, dégagée à chaque extrémité, solidaire des bases 5 et 6 Le cadre 2 est ainsi30 recouvert à sa partie supérieure d'un plateau 4 Ledit plateau 4 est en outre supporté sur toute sa longueur par un nombre déterminé de nervures transversales 11, régulièrement réparties et d'épaisseur adéquate Ces nervures 11 renforcent le plateau 4 et par les liaisons crées avec le cadre 235 assurent la résistance de la plate-forme 1 aux efforts développés par l'effet centrifuge notamment Le matériau choisi permet également d'assurer la résistance de la surface du plateau 4 aux impacts et à l'érosion. Les sections transversales de la plate-forme 1 représentées sur les figures 5 et 6 montrent deux variantes de réalisation Dans un cas, correspondant à la figure 5, le plateau 4 présente une épaisseur évolutive el, e 2, e 3, avec une répartition des masses Dans l'autre cas, correspondant à a figurc 6, une-épaisseur -e constante et réduite est adoptée mais des barrettes 12 de renfort sont adjointes Dans tous les cas la réduction des masses soumises au champ centrifuge réduit les charges subies par le cadre 2, ce qui permet de réduire globalement la masse de la plate- forme 1 Malgré le faible module d'élasticité du matériau choisi, sa faible masse volumique permet de limiter dans le champ centrifuge la flèche de déformation à de faibles valeurs admissibles.15 La plate-forme 1 ainsi obtenue est placée entre deux aubes, ses bords latéraux 13 et 14 du plateau 4 débordant les côtés latéraux 7 et 8 du cadre 2 et venant au contact desdits aubes tandis que les parties d'extrémité, respectivement 9 et 10,20 du cadre 2 de plate-forme se trouvent plaquées par la force centrifuge, en fonctionnement sous des éléments co.rrespondan Lb amont et aval du rotor qui L n' ont pas été représentés sur les dessins. REVENDICATIONS 1 Plate-forme séparée inter-aube pour disque aileté de rotor de turbomachine caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux parties ( 2, 3) en matériau composite, une première partie (-2-> est réalisée en un premi-er matériau stratifié et formant un cadre à quatre côtés, de forme générale trapézoïdale, la petite base ( 5) étant placée du côté amont du rotor, la grande base ( 6) du côté aval du rotor et les deux autres côtés ( 7, 8) du trapèze étant disposés chacun du côté d'une aube de rotor respectivement et une deuxième partie ( 3), réalisée en un second matériau relativement souple et auto-adhésif du type polyuréthane et formant un plateau ( 4) recouvrant la plus grande partie des deux côtés latéraux ( 7, 8) du cadre ( 2), en laissant lesdites petite ( 5) et grande base ( 6) dégagées, et portant des nervures ( 11) orientées dans une direction périphérique du rotor, d'une aube à l'autre et régulièrement réparties, lesdits côtés latéraux ( 7, 8) du cadre ( 2) étant en outre recouverts d'une couche dudit second matériau, au droit dudit plateau ( 4). 2 Plate-forme inter-aube de rotor de turbomachine selon la revendication 1 dans laquelle ledit matériau stratifié du cadre ( 2) est à base de fibre de carbone dans une matrice à résine époxy. 3 Plate-forme inter-aube de rotor de turbomachine selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le plateau ( 4) a une épaisseur (e) constante et porte des barrettes ( 12) de renfort. 4 Plate-forme inter-aube de rotor de turbomachine selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le plateau ( 4) a une épaisseur (el, e 2, e 3) évolutive de manière à assurer une répartition des masses.