Brevet FR2942277A1 — publié le 20100820

AUBE POUR RECEPTEUR DE TURBOMACHINE D'AERONEF, POURVUE DE DEUX AMES CREUSES SE SUCCEDANT SELON LE SQUELETTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale aux aubes de récepteur de turbomachine 10 d'aéronef. Elle s'applique en particulier aux turboréacteurs, turbopropulseurs et turbomachines dites à � open rotor �. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE En référence à la figure 1, il est 15 représenté une partie d'un récepteur d'une turbomachine du type open rotor, ce récepteur correspondant à une hélice 1 équipée d'une pluralité d'aubes 2. A titre indicatif, de façon connue, une telle turbomachine comprend deux hélices contrarotatives, la première 20 étant solidaire en rotation d'une première turbine libre de puissance, et la seconde hélice étant solidaire en rotation d'une seconde turbine libre de puissance, disposée en aval de la première. La figure 2 montre l'une des aubes 2 de 25 l'hélice, destinée à être montée rotative sur un moyeu de celle-ci, ce moyeu participant à délimiter la veine d'air 6. Pour ce faire, l'aube 2 comprend un pied 8 monté à rotation sur le moyeu 4 selon un axe 10, par exemple à l'aide d'un système de roulement à billes 12. 30 De cette manière, à l'aide d'un système de calage5 2 variable approprié (non représenté) coopérant judicieusement avec l'aube 2, celle-ci peut être pivotée en permanence durant le fonctionnement de la turbomachine, en fonction de l'incidence voulue. Le pied 8 s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'au niveau de la veine 6. Par ailleurs, l'aube comprend une partie pale 14 située dans la veine, une jonction mécanique 18 de section réduite la reliant au pied 8. A cet égard, comme représenté sur la figure 2, cette jonction 18 peut faire partie intégrante d'une pièce formant tulipe 20, dont la tête 22 est logée au sein de la partie pale 14, et dont la tige de la tulipe est constituée par cette jonction 18 de section réduite. En outre, la tulipe 20 peut être réalisée d'une seule pièce avec le pied 8, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. Pour ce qui concerne la partie pale 14, elle présente une coque aérodynamique 24 formant, entre le bord d'attaque 26 et le bord de fuite 28, l'intrados 30 et l'extrados 32 de la pale. Cette coque est également préférentiellement réalisée d'une seule pièce, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. La coque 24 enveloppe une âme creuse structurale 34 s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, en se situant dans la continuité radiale externe de la tête de tulipe 22 à laquelle elle est solidarisée par un fourreau 36. 3 Habituellement, l'âme 34 s'étend sur une très large proportion de la partie pale dans la direction de l'envergure, par exemple plus de 80%. En référence à la figure 3, on peut apercevoir que l'âme 34, constituant la partie structurale de la partie pale, présente une section transversale en forme générale de quadrilatère, constituée à l'aide d'un premier longeron 38 orienté vers un bord d'attaque 26, mais restant à distance de ce dernier, un second longeron 40 orienté vers un bord de fuite 28, mais restant à distance de celui-ci, un troisième longeron 42 orienté vers l'intrados 30 et un quatrième longeron 44 orienté vers l'extrados 32. Comme visible sur cette figure 3, de façon conventionnelle, le troisième longeron 42 est agencé au contact de l'intrados 30 de la coque, et le quatrième longeron 44 est agencé au contact de l'extrados 32 de cette même coque 34. Les éléments en contact peuvent être fixés deux à deux, par exemple par collage ou par copolymérisation. Si cette solution technique répandue assure une rigidité acceptable pour les aubes, notamment grâce à l'âme structurale creuse formant caisson, elle reste néanmoins perfectible, notamment dans sa capacité à résister aux chocs, par exemple ceux causés par un volatile, au sol ou en vol. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer une aube remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. 4 Pour ce faire, l'invention a pour objet une aube pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant une partie pale présentant une coque aérodynamique formant l'intrados et l'extrados de la pale, ladite coque enveloppant une âme creuse structurale principale s'étendant selon la direction d'envergure de la pale et formée à l'aide d'un premier longeron orienté vers un bord d'attaque de la coque, un second longeron orienté vers le bord de fuite de la coque, un troisième longeron orienté vers l'intrados et un quatrième longeron orienté vers l'extrados. Selon l'invention, l'aube comporte en outre une âme creuse structurale secondaire également enveloppée par ladite coque aérodynamique, s'étendant également selon la direction d'envergure de la pale et agencée en aval de ladite âme principale, ladite âme creuse structurale secondaire étant formée à l'aide d'un premier longeron orienté vers un bord d'attaque de la coque, un second longeron orienté vers un bord de fuite de la coque, un troisième longeron orienté vers l'intrados et un quatrième longeron orienté vers l'extrados. De par ce dédoublement de l'âme structurale creuse de l'aube, celle-ci permet de conserver son intégrité même après avoir subi un choc de projectile. En effet, les chocs survenant sur l'aube en vol ou au sol, par exemple causés par un volatile ou tout autre projectible, se produisent pour la plupart entre le bord d'attaque et une partie arrière de l'extrados. Par conséquent, dans le cas d'un tel choc survenant dans cette zone privilégiée d'impact, le projectile heurtant la coque aérodynamique sollicite essentiellement l'âme plus en amont. Si cette âme rompre après un impact d'intensité alors l'âme secondaire, moins choc du fait de sa position aval, seule la fonction structurale de l'aube, au moins durant une période prédéterminée. Par conséquent, l'âme secondaire remplit essentiellement une fonction de sécurité, dite � Fail Safe �, destinée à faire face à l'éventuelle 10 dégradation de l'âme principale en cas de choc de projectile. Selon un premier mode de réalisation préféré, les âmes principale et secondaire sont disposées au contact l'une de l'autre. De ce fait, une 15 partie de l'énergie d'impact à laquelle est soumise l'âme principale peut être transmise à l'âme secondaire durant le choc, ce qui permet globalement de renforcer la résistance au choc de l'âme principale. Néanmoins, un second mode de réalisation 20 est préféré, dans lequel les âmes principale et secondaire sont écartées l'une de l'autre, l'espace les séparant étant comblé par un matériau amortisseur de choc. Avec une telle configuration, lorsqu'un choc de projectile survient dans la zone privilégiée de l'aube, 25 c'est l'âme principale qui est d'abord sollicitée, le projectile générant sa déformation et son déplacement vers l'aval en créant l'écrasement du matériau amortisseur de choc. Durant cet écrasement désiré, une partie de l'énergie d'impact du volatile et de l'onde 30 de choc est absorbée, de sorte que seule une énergie résiduelle est ensuite transmise à l'âme structurale principale agencée principale vient à très importante, sollicitée durant le peut assurer à elle 6 creuse secondaire. Les risques de dégradation de cette dernière sont donc extrêmement faibles, même en cas de choc de forte intensité survenant sur l'aube. La résistance aux chocs de l'aube s'en trouve fortement améliorée, sans pour autant que la masse globale de l'aube ne soit pénalisée. De préférence, ledit matériau amortisseur de choc est une mousse, par exemple une mousse métallique de porosité supérieure à 80%, ou un matériau à structure en nid-d'abeilles, ou encore un gel absorbant, par exemple de type silicone. De préférence, les quatrièmes longerons des âmes principale et secondaire sont au contact de l'extrados de la coque aérodynamique, et les troisièmes longerons des âmes principale et secondaire sont au contact de l'intrados de la coque aérodynamique. Encore plus préférentiellement, l'aube comprend, agencé extérieurement aux âmes principale et secondaire, un revêtement amortisseur de choc disposé sur au moins l'un des éléments pris parmi les quatrièmes longerons des âmes principale et secondaire et ledit premier longeron de ladite âme creuse principale. Ainsi, dans ce troisième mode de réalisation préféré, l'invention prévoit de manière astucieuse d'interposer un ou plusieurs revêtements en matériau amortisseur de choc entre la coque aérodynamique et les longerons de l'âme considérés comme les plus exposés aux chocs. En effet, comme mentionné ci-dessus, la zone privilégiée de choc de projectile sur l'aube se situe entre le bord d'attaque 7 et une partie arrière de l'extrados. Par conséquent, dans le cas d'un tel choc survenant dans cette zone privilégiée d'impact, le projectile heurtant la coque aérodynamique commence par écraser l'un ou plusieurs de ces revêtements amortisseurs de choc. Durant cet écrasement désiré, une partie de l'énergie d'impact du volatile et de l'onde de choc est absorbée, de sorte que seule une énergie résiduelle est ensuite transmise à l'âme structurale creuse principale et/ou à l'âme structurale creuse secondaire. La résistance aux chocs de l'aube s'en trouve fortement améliorée, sans pour autant que la masse globale de l'aube ne soit pénalisée. Dans ce troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, le revêtement en matériau amortisseur de choc équipant le/les quatrièmes longerons des âmes principale et secondaire s'étendent dans la direction d'envergure sur au moins une portion de ces quatrièmes longerons, en comblant de préférence entièrement l'espace entre ladite portion des quatrièmes longerons et l'extrados de la coque aérodynamique. En revanche, le revêtement en matériau amortisseur de choc équipant le premier longeron de l'âme creuse principale s'étend dans la direction d'envergure sur au moins une portion de ce premier longeron, en restant à distance du bord d'attaque de la coque aérodynamique. Il est noté que l'interposition de revêtements en matériau amortisseur de choc pourrait être étendue aux second et troisième longerons des âmes 8 principale et secondaire, même si leur utilité est ici moindre du fait de la zone privilégiée d'impact des projectiles sur l'aube. De préférence, les âmes creuses principale et secondaire sont chacune réalisée d'une seule pièce, de préférence en matériau composite, par exemple comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. L'invention a également pour objet une turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes telle que celle décrite ci-dessus. Préférentiellement, la turbomachine est un turboréacteur, un turbopropulseur, ou un � open rotor �. Ainsi, dans le cas du turboréacteur, il s'agit des aubes de la soufflante, alors que dans les deux cas suivants, il s'agit des aubes des hélices. Enfin, l'invention a pour objet un aéronef comprenant une pluralité de turbomachines telle que celle mentionnée ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1, déjà décrite, représente une vue partielle de face d'une hélice connue de l'art antérieur, cette vue schématique s'appliquant également pour la présente invention ; 9 - la figure 2, déjà décrite, représente une vue schématique de l'une des aubes de l'hélice de la figure 1, selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale de l'aube montrée sur la figure 2, prise selon le plan P de cette même figure ; - la figure 4 représente une vue similaire à celle de la figure 3, avec l'aube se présentant sous la forme d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 5 représente une vue similaire à celle de la figure 4, avec l'aube se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 6 représente une vue similaire à celle de la figure 5, avec l'aube se présentant sous la forme d'un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES En référence à la figure 4, on voit une aube 200 destinée à équiper une hélice de turbomachine du type � open rotor �, dans laquelle deux hélices contrarotatives sont respectivement entraînées en rotation par deux turbines libres. Une telle hélice est montrée sur la figure 1, applicable à la présente invention. L'aube 200, correspondant à un premier mode de réalisation préféré de l'invention, présente des similitudes avec l'aube décrite en référence aux figures 2 et 3. A cet égard, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des 10 éléments identiques ou similaires. En outre, il est noté que seuls des changements en partie pale 14 sont opérés, le pied et la tulipe décrite en référence à la figure 2 étant ici préférentiellement conservés. Sur la figure 4, on peut apercevoir que l'âme 34 est conservée, et constitue l'âme creuse structurale principale de l'aube selon l'invention. En aval de celle-ci dans la direction du squelette 43, est disposée une âme creuse structurale secondaire 34', de conception sensiblement identique à l'âme 34. En effet, elle présente une section transversale en forme générale de quadrilatère, constituée à l'aide d'un premier longeron 38' orienté vers un bord d'attaque 26, au contact du second longeron 40 de l'âme principale, un second longeron 40' orienté vers un bord de fuite 28, mais restant à distance de celui-ci, un troisième longeron 42' orienté vers l'intrados 30 et un quatrième longeron 44' orienté vers l'extrados 32. Ici aussi, le troisième longeron 42', qui se situe dans la continuité arrière du troisième longeron 42', est agencé au contact de l'intrados 30 de la coque, et le quatrième longeron 44', qui se situe dans la continuité arrière du quatrième longeron 44, est agencé au contact de l'extrados 32 de cette même coque 34. Les éléments en contact peuvent être fixés deux à deux, par exemple par collage ou par copolymérisation. L'âme secondaire 34', également en forme de caisson s'étendant selon la direction d'envergure, remplit en rôle de sécurité en cas de dégradation de l'âme principale 34, c'est-à-dire une fonction � Fail Safe �. En d'autres termes, elle réalise un 11 dédoublement de cette âme principale, sur une longueur sensiblement égale à celle de cette dernière. Par conséquent, les deux âmes 34, 34' s'étendent chacune au sein de la partie pale 14 d'une manière analogue à celle décrite en référence à la figure 2, à savoir sur une très large proportion de la partie 14 dans la direction de l'envergure. Chaque âme creuse peut indifféremment être réalisée d'une seule pièce, ou à l'aide de longerons montés fixement les uns sur les autres, par exemple en matériau composite, de préférence comprenant un mélange de fibres de verre et/ou de carbone avec de la résine. Il est noté que du matériau de remplissage 54, de nature quelconque, peut combler l'espace entre le longeron 38 et la partie avant de la coque aérodynamique 24, de même que du matériau de remplissage 56 peut combler l'espace entre le longeron 40' de l'âme 34' formant caisson, et la partie arrière de la coque aérodynamique 24. Eventuellement, chaque âme en forme de caisson peut également être remplie avec un matériau de remplissage quelconque. Selon un second mode de réalisation préféré représenté sur la figure 5, les longerons 40 et 38' ne sont plus directement en contact, mais écartés l'un de l'autre selon la direction du squelette d'aube 43. L'espace les séparant est comblé par un matériau amortisseur de choc, de nature quelconque, et mis en place sur toute la longueur radiale des deux âmes 34, 34'. D'une façon générale, cela permet de diminuer l'énergie transmise à l'âme secondaire en cas d'impact 12 de projectile sur l'âme principale, en raison de l'écrasement du matériau 60 prévu à cet effet. Dans le troisième mode de réalisation montré sur la figure 6, il a été ajouté des revêtements en matériau amortisseur de choc, afin de renforcer la résistance de l'aube aux impacts de projectiles. Si ce troisième mode est décrit avec une configuration dans laquelle les deux âmes 34, 34' sont écartées l'une de l'autre comme dans le second mode, elle est également applicable à toute autre configuration, en particulier celle du premier mode où les deux âmes sont agencées au contact l'une de l'autre. Dans ce troisième mode, seuls les troisièmes longerons 42, 42' des âmes structurales creuses restent au contact de l'intrados 30. En effet, il est ici prévu un premier revêtement en matériau amortisseur de choc 50 appliqué sur les quatrièmes longerons 44, 44', en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ces longerons. Préférentiellement, ce revêtement amortisseur 50 recouvre entièrement les longerons 44, 44', et comble entièrement l'espace entre ces derniers et l'extrados 32, ainsi que l'espace intermédiaire entre cet extrados 32 et le matériau 60. D'une manière analogue, un second revêtement en matériau amortisseur de choc 52 est appliqué sur le premier longeron 38, également extérieurement à l'âme 34, en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 38. Préférentiellement, ce revetement amortisseur 52 13 recouvre entièrement le longeron 38, tout en restant à distance du bord d'attaque 26. Ces deux revêtements amortisseurs 50, 52, de préférence réalisés en mousse de type PMI (polyméthacrylimide), par exemple celles commercialisées sous la marque déposée Rohacell, sont de préférence d'épaisseurs sensiblement constantes. Ils peuvent être réalisés d'un seul tenant, formant conjointement un L en section transversale, tel que cela est montré sur la figure 4. Ce L épouse donc les longerons 38, 44, 44', et peut éventuellement être réalisé d'un seul tenant avec le matériau 60 comblant l'espace inter-âmes. De plus, comme visible sur la figure 6, le L est agencé en regard de l'intrados 30, avec sa base orientée vers le bord d'attaque 26 et sa branche supérieure épousant l'extrados 32. Ici encore, du matériau de remplissage 54 peut combler l'espace entre le revêtement amortisseur 52 et la partie avant de la coque aérodynamique 24, de même que du matériau de remplissage 56 peut combler l'espace entre le longeron 40' de l'âme secondaire 34' formant caisson, et la partie arrière de la coque aérodynamique 24. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.30 REVENDICATIONS1. Aube (200) pour récepteur de turbomachine d'aéronef comprenant une partie pale (14) présentant une coque aérodynamique (24) formant l'intrados (30) et l'extrados (32) de la pale, ladite coque enveloppant une âme creuse structurale principale (34) s'étendant selon la direction d'envergure de la pale et formée à l'aide d'un premier longeron (38) orienté vers un bord d'attaque (26) de la coque, un second longeron (40) orienté vers un bord de fuite (28) de la coque, un troisième longeron (42) orienté vers l'intrados et un quatrième longeron (44) orienté vers l'extrados, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une âme creuse structurale secondaire (34') également enveloppée par ladite coque aérodynamique (24), s'étendant également selon la direction d'envergure de la pale et agencée en aval de ladite âme principale (34), ladite âme creuse structurale secondaire étant formée à l'aide d'un premier longeron (38') orienté vers le bord d'attaque (26) de la coque, un second longeron (40') orienté vers un bord de fuite (28) de la coque, un troisième longeron (42') orienté vers l'intrados (30) et un quatrième longeron (44') orienté vers l'extrados (32). 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que les âmes principale et secondaire (34, 34') sont disposées au contact l'une de l'autre.30 3. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que les âmes principale et secondaire (34, 34') sont écartées l'une de l'autre, l'espace les séparant étant comblé par un matériau amortisseur de choc (60). 4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit matériau amortisseur de choc (60) est une mousse, ou un matériau à structure en nid-d'abeilles. 10 5. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les quatrièmes longerons (44, 44') des âmes principale et secondaire sont au contact de l'extrados (32) de la coque aérodynamique, et en ce que les troisièmes longerons 15 (42, 42') des âmes principale et secondaire sont au contact de l'intrados (30) de la coque aérodynamique. 6. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, agencé 20 extérieurement aux âmes principale et secondaire (34, 34'), un revêtement amortisseur de choc (50, 52) disposé sur au moins l'un des éléments pris parmi les quatrièmes longerons (44, 44') des âmes principale et secondaire et ledit premier longeron (38) de ladite âme 25 creuse principale (34). 7. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites âmes creuses principale et secondaire (34, 34') sont chacune 30 réalisée d'une seule pièce, de préférence en matériau composite.5 8. Turbomachine pour aéronef comprenant un récepteur équipé d'une pluralité d'aubes selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Turbomachine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle est un turboréacteur, un turbopropulseur, ou un � open rotor �. 10 10. Aéronef comprenant une pluralité de turbomachines selon l'une quelconque des revendications 8 et 9. 15 20