Brevet FR2942278A1 — publié le 20100820

AUBE POUR RECEPTEUR DE TURBOMACHINE D'AERONEF, POURVUE DE DEUX AMES CREUSES LOGEES L'UNE DANS L'AUTRE 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, solidaire en rotation puissance, disposée en La figure et la seconde hélice étant d'une seconde turbine libre de aval de la première. 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 calage 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 un 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 un ensemble structural secondaire enveloppé par ladite âme creuse structurale principale et s'étendant également selon la direction d'envergure de la pale, ainsi qu'un premier revêtement en matériau amortisseur de choc disposé entre le quatrième longeron et ledit ensemble structural secondaire, et un second revêtement en matériau amortisseur de choc disposé entre ledit premier longeron et ce même ensemble. De par la présence de l'ensemble structural secondaire, assimilable à un 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 dans un premier temps l'âme principale, puis écrase l'un ou les deux revêtements propres à la présente invention. Durant cet écrasement désiré, une partie de l'énergie d'impact du volatile et de l'onde de choc est 5 absorbée, de sorte que seule une énergie résiduelle est ensuite transmise à l'ensemble structural 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. Si l'âme principale vient à rompre après un impact d'intensité très importante, alors l'ensemble structural secondaire, moins sollicité durant le choc du fait de sa localisation à l'intérieur de l'âme creuse et de sa protection par les revêtements, peut assurer à elle seule la fonction structurale de l'aube, au moins durant une période prédéterminée. Par conséquent, cet ensemble structural secondaire remplit essentiellement une fonction de sécurité, dite � Fail Safe �, destinée à faire face à l'éventuelle dégradation de l'âme principale en cas de choc de projectile. De préférence, ledit ensemble structural secondaire forme au moins partiellement une âme creuse structurale secondaire. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, ledit ensemble structural forme entièrement ladite âme creuse structurale secondaire 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 6 orienté vers l'extrados. Dans ce cas de figure, lesdites âmes principale et secondaire sont disposées au contact l'une de l'autre, au niveau de leurs seconds et troisièmes longerons. Il est noté qu'alternativement, ledit ensemble structural forme seulement une partie de ladite âme creuse structurale secondaire, l'autre partie étant alors préférentiellement formée par des éléments communs avec l'âme principale. 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. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, l'aube comporte également un revêtement en matériau amortisseur de choc disposé sur ledit quatrième longeron de l'âme principale, extérieurement à celle-ci, ainsi qu'un revêtement en 20 matériau amortisseur de choc disposé sur ledit premier longeron de l'âme principale, extérieurement à celle- ci. Ainsi, il est ici prévu des revêtements en matériau amortisseur de choc interposés entre la coque 25 aérodynamique et les deux longerons de l'âme principale considérés comme les plus exposés aux chocs. Comme mentionné ci-dessus, la zone privilégiée de choc de projectile sur l'aube se situe entre le bord d'attaque et une partie arrière de l'extrados. Par conséquent, 30 dans le cas d'un tel choc survenant dans cette zone privilégiée d'impact, le projectile heurtant la coque 10 15 7 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 de 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, ladite âme creuse principale et ledit ensemble structural secondaire sont chacun réalisé 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. De préférence, ladite âme creuse principale et ledit ensemble structural secondaire sont rigidement reliés entre eux à l'aide d'éléments de jonction espacés les uns des autres dans la direction de l'envergure de la pale. Cela permet globalement de limiter l'étendue des pertes sur l'âme principale en cas de choc de projectile, cette étendue devenant effectivement limitée à la longueur radiale entre deux éléments de jonction directement consécutifs, voire éventuellement à la longueur radiale entre trois éléments de jonction directement consécutifs lorsque l'impact de projectile a lieu en regard de l'un de ces éléments de jonction. 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. 8 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 ; - 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 9 la forme d'un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; - 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 ; - la figure 7 représente une vue similaire à celle de la figure 5, avec l'aube se présentant sous la forme d'un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention, cette vue correspondant également à une vue en coupe prise le long de la ligne VII-VII de la figure 8 ; et - la figure 8 représente une vue en coupe prise le long de la ligne VIII-VIII de la figure 7. 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 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. 10 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. A l'intérieur de celle-ci est disposé un ensemble structural secondaire 34', qui comprend un longeron 44' en regard et à distance du longeron 44 de l'âme principale, ainsi qu'un longeron 38' solidaire du longeron 44' et situé en regard et à distance du longeron 38 de l'âme principale. Le longeron 44' s'étend vers l'aval jusqu'au longeron 40 de l'âme principale, de même que le longeron 38' s'étend vers l'intrados jusqu'au longeron 42 de cette âme. Des liaisons rigides peuvent relier ces longerons deux à deux. Par conséquent, l'ensemble 34' participe à la formation d'une âme creuse structurale secondaire, également de section transversale en forme générale de quadrilatère, constituée à l'aide des longerons 38' et 44', ainsi qu'à l'aide d'une partie aval du troisième longeron 42 et d'une partie du second longeron 40 située à proximité de l'intrados 30. En d'autres termes, dans ce mode de réalisation préféré de l'invention, les parties susmentionnées des longerons 40 et 42 sont communes aux deux âmes 34, 34'. De plus, un premier revêtement en matériau amortisseur de choc 50 est appliqué sur le longeron 44', en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 44'. Préférentiellement, ce revêtement amortisseur 50 recouvre entièrement le longeron 44', et 11 comble entièrement l'espace entre ce dernier et le quatrième longeron 44 de l'âme principale. D'une manière analogue, un second revêtement en matériau amortisseur de choc 52 est appliqué sur le 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 revêtement amortisseur 52 recouvre entièrement le longeron 38', et comble entièrement l'espace entre ce dernier et le premier longeron 38 de l'âme principale. 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 de l'âme principale 34 et les longerons 38', 44' de l'âme secondaire intérieure 34'. De plus, comme visible sur la figure 4, le L comblant l'espace entre les deux âmes 34, 34' 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. 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 12 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. L'âme 34 et l'ensemble secondaire 34' peuvent chacun être indifféremment réalisé 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, l'âme creuse secondaire 34' en forme de caisson peut également être remplie avec un matériau de remplissage quelconque. Dans le second mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la figure 5, l'ensemble structural secondaire 34' forme entièrement l'âme secondaire. Pour ce faire, l'ensemble 34' comprend non seulement les longerons 38', 44' du premier mode de réalisation préféré, mais également un longeron 40' plaqué contre le second longeron 40 de l'âme principale, ainsi qu'un longeron 42' plaqué contre le 13 troisième longeron 42 de l'âme principale, ces longerons étant de préférence solidarisés deux à deux. Il s'agit alors d'un véritable dédoublement de l'âme principale 34, réalisé à l'intérieur de celle- ci. 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 l'ensemble 34' forme entièrement l'âme secondaire, elle est également applicable à toute autre configuration, en particulier celle du premier mode où les deux âmes 34, 34' comportent des éléments communs. Dans ce troisième mode de réalisation préféré, seul le troisième longeron 42 de l'âme structurale creuse 34 reste en contact avec la coque aérodynamique 24, et plus précisément avec sa partie formant intrados 30. En effet, dans ce mode de réalisation préféré, un premier revêtement en matériau amortisseur de choc 50' est appliqué sur le quatrième longeron 44 de l'âme, en s'étendant selon la direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 44. Préférentiellement, ce revêtement amortisseur 50' recouvre entièrement le longeron 44, et comble entièrement l'espace entre ce dernier et l'extrados 32. 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 14 direction d'envergure de la pale, sur au moins une portion de la longueur de ce longeron 38. Préférentiellement, ce revetement amortisseur 52 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 6. Ce L épouse donc les longerons 38, 44 de l'âme 34, en étant 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 principale 34 formant caisson, et la partie arrière de la coque aérodynamique 24. Les figures 7 et 8 montrent un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention. Sa spécificité, qui est applicable à chacune des configurations montrées sur les figures précédentes, consiste à prévoir une pluralité d'éléments de jonction 70 reliant rigidement les deux âmes 34, 34'. Ces éléments de jonction sont espacés les uns des autre 15 selon la direction de l'envergure, comme montré sur la figure 8. Chaque élément 70 prend de préférence la forme d'une plaque orientée sensiblement orthogonalement à la direction de l'envergure. La plaque adopte une forme similaire à celle du L en matériau amortisseur décrit ci-dessus, puisque dans son plan, elle comble entièrement l'espace entre les deux âmes 34, 34'. Des liaisons rigides sont préférentiellement prévues entre les plaques 70 et les longerons 38, 44, 38', 44' définissant l'espace inter-âmes. A cet égard, il est noté que dans ce mode de réalisation préféré, l'espace inter-âmes est comblé par ces mêmes plaques, ainsi que par les revêtements 50, 52 comblant les espaces inter-plaques dans la direction de l'envergure, assimilable à la direction radiale. L'adjonction de ces plaques 70 permet de limiter l'étendue des pertes sur l'âme principale 34 en cas de choc d'un projectile, tel que celui représenté schématiquement par la flèche 72 de la figure 8. Dans un tel cas, l'étendue de la perte de l'âme principale 34 est effectivement limitée à la longueur radiale 74 entre les deux plaques 70 situées de part et d'autre du point d'impact du projectile, puisque les portions radialement supérieure et radialement inférieure de cette âme 34 restent maintenues à la pale par ces plaques 70. 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. 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 (24) 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 un ensemble structural secondaire (34') enveloppé par ladite âme creuse structurale principale (34) et s'étendant également selon la direction d'envergure de la pale, ainsi qu'un premier revêtement en matériau amortisseur de choc (50) disposé entre le quatrième longeron (44) et ledit ensemble structural secondaire (34'), et un second revêtement en matériau amortisseur de choc (52) disposé entre ledit premier longeron (38) et ce même ensemble. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ensemble structural secondaire (34') forme au moins partiellement une âme creuse structurale secondaire. 3. Aube selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ensemble structural (34') forme 17 entièrement ladite âme creuse structurale secondaire 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 et un quatrième longeron (44') orienté vers l'extrados. 4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites âmes principale et secondaire (34, 34') sont disposées au contact l'une de l'autre, au niveau de leurs seconds (40, 40') et troisièmes longerons (42, 42'). 5. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau amortisseur de choc est une mousse, ou un matériau à structure en nid-d'abeilles. 6. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée qu'elle comporte également un revêtement en matériau amortisseur de choc (50') disposé sur ledit quatrième longeron (44) de l'âme principale, extérieurement à celle-ci, ainsi qu'un revêtement en matériau amortisseur de choc (52') disposé sur ledit premier longeron (38) de l'âme principale, extérieurement à celle-ci. 7. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite âme creuse principale (34) et ledit ensemble structural secondaire 18 (34') sont chacun réalisé d'une seule pièce, de préférence en matériau composite. 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. Aéronef comprenant une pluralité de turbomachines selon l'une quelconque des revendications 8 et 9. 20