Brevet FR2944328A1 — publié le 20101015

STATOR POUR TURBOMOTEUR D'AERONEF COMPRENANT UNE VIROLE EXTERIEURE A TROUS DE DECHARGEMENT MECANIQUE D'AUBES DESCRIPTION La présente invention se rapporte de façon générale à un turbomoteur d'aéronef, de préférence du 10 type turboréacteur ou turbopropulseur. Plus particulièrement, l'invention concerne une partie de stator pour module d'un tel turbomoteur, cette partie comprenant une pluralité d'aubes de stator ainsi qu'une virole extérieure destinée à délimiter 15 radialement vers l'extérieur un flux primaire traversant ce turbomoteur. Pour maintenir les aubes de stator qui s'étendent radialement vers l'intérieur à partir de la virole extérieure, celle-ci comprend habituellement une 20 pluralité d'ajours espacés circonférentiellement les uns des autres, et réalisés traversants, à savoir chacun pratiqué dans l'épaisseur de la virole, généralement métallique. Chaque ajour loge la tête de l'une des 25 aubes de stator, cette tête étant fixée à la virole extérieure à l'aide d'une brasure pratiquée dans l'ajour concerné, s'étendant de manière continue tout autour de la tête d'aube. Cette conception, pourtant largement 30 répandue dans le domaine, présente l'inconvénient de5 2 voir apparaître fréquemment des criques au niveau du bord de fuite de la tête d'aube. L'explication de ce phénomène néfaste pour la durée de vie des aubes de stator réside dans la présence de charges statiques très importantes au niveau du bord de fuite de la tête d'aube, qui se traduisent par une marge dynamique trop faible, favorisant l'apparition de criques. Pour faire face à cet inconvénient, il a été proposé d'épaissir la virole extérieure, de manière à limiter ses déformations en fonctionnement, et donc à réduire les contraintes appliquées aux bords de fuite des têtes d'aubes. Néanmoins, cette solution est extrêmement pénalisante en termes de coût et de masse. Il a également été proposé d'épaissir les aubes, mais cela conduit inévitablement à une perturbation du flux d'air les traversant, avec pour conséquence un impact négatif direct sur les performances globales du turbomoteur. L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement au problème mentionné ci-dessus, relatif aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet une partie de stator pour module de turbomoteur d'aéronef comprenant une pluralité d'aubes de stator, ainsi qu'une virole extérieure pourvue d'une pluralité d'ajours traversants recevant chacun la tête de l'une desdites aubes, fixée à la virole extérieure par une brasure agencée dans son ajour associé. Selon l'invention, pour au moins l'une desdites aubes de stator, ladite brasure s'étend vers 3 l'arrière de part et d'autre de la tête d'aube en s'arrêtant avant une portion de bord de fuite de celle-ci, agencée dans une partie arrière dudit ajour traversant. En d'autres termes, l'invention est remarquable en ce que la brasure ne s'étend plus tout autour de la tête d'aube dans l'ajour traversant, mais laisse libre une portion de bord de fuite. Cela permet globalement de réduire les charges statiques à cet endroit spécifique de la tête d'aube, de dégager de la marge dynamique, et donc de retarder fortement l'apparition de criques. La partie arrière de l'ajour traversant remplit par conséquent la fonction de déchargement mécanique de l'aube. La solution apportée s'avère très satisfaisante en ce sens qu'elle n'engendre aucune pénalité en termes de masse, de coût ou de performance. De plus, il en résulte une durée de vie accrue des aubes, impliquant avantageusement que les périodes de visite/maintenance peuvent être davantage espacées dans le temps. Naturellement, cette spécificité peut être appliquée à toutes les aubes de stator ou à seulement certaines d'entre-elles, en fonction des besoins et contraintes rencontrés. A titre d'exemple indicatif, dans le cas où la partie stator selon l'invention est sectorisée, il a été trouvé judicieux de rendre libre la portion de bord de fuite uniquement sur les deux aubes situées aux extrémités de chaque portion angulaire. Néanmoins, toute autre configuration peut être envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. 4 De préférence, ladite partie arrière dudit ajour traversant, c'est-à-dire celle dépourvue de brasure, prend la forme d'un trou oblong traversant dont la longueur est orientée sensiblement dans une direction orthogonal localement au squelette de tête d'aube. Cette forme particulière, permettant de dégager une marge dynamique très satisfaisante, peut être facilement obtenue lors de la réalisation de l'ajour dans la virole. De préférence, ladite portion de bord de fuite s'étend sur une longueur (1), prise le long du squelette de tête d'aube, comprise entre 0,03 et 0,05 fois la longueur totale de ladite tête d'aube le long de ce squelette. Cette particularité permet de diminuer encore davantage les risques d'apparition de criques sur les têtes d'aubes de stator. Par exemple, du matériau de remplissage peut combler l'espace entre ladite portion de bord de fuite et la partie arrière dudit ajour traversant. La fonction principale recherchée par la mise en place de ce matériau est l'étanchéité du flux d'air traversant les aubes de stator, mais permet également de limiter les pertes thermiques. Bien entendu, ce matériau est choisi de manière à n'exercer qu'une contrainte mécanique nulle ou négligeable sur la portion de bord de fuite de la tête d'aube. Ainsi, soit la partie arrière de l'ajour reste évidée, soit elle est comblée par ledit matériau de remplissage qui exerce une maintien mécanique de la portion de bord de fuite plus faible que celui que pourrait procurer de la brasure, ce maintien mécanique à la virole par le matériau de remplissage restant néanmoins, comme mentionné ci-dessus, nul ou négligeable. Il peut par exemple s'agir d'un matériau de remplissage du type abradable, par exemple un composé 5 de caoutchouc de silicone résistant aux variations de température, chargé de billes. De préférence, la partie stator comprend en outre une virole intérieure pourvue d'une pluralité d'ajours traversants recevant chacun le pied de l'une desdites aubes, fixé à la virole intérieure par une brasure agencée dans son ajour associé. Ici également, il est possible de faire en sorte que pour au moins l'une desdites aubes de stator, ladite brasure s'étend vers l'arrière de part et d'autre du pied d'aube en s'arrêtant avant une portion de bord de fuite de celui-ci, agencé dans une partie arrière dudit ajour traversant. Cela permet, de manière analogue à celle indiquée ci-dessus, de limiter l'apparition des criques à cet endroit spécifique de l'aube également contraint mécaniquement. La partie de stator forme une structure sensiblement annulaire, avec la virole extérieure réalisée par exemple de façon continue, de préférence d'une seule pièce. Alternativement, la virole extérieure est réalisée par la mise en place bout à bout de secteurs angulaires de virole extérieure. Ces deux alternatives sont également possibles pour la virole intérieure. L'invention a également pour objet un module de turbomoteur d'aéronef comprenant au moins une 6 partie de stator telle que décrite ci-dessus, le module étant préférentiellement un compresseur, de préférence basse pression, mais pouvant alternativement être une turbine, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, l'invention a pour objet un turbomoteur pour aéronef comprenant au moins un module tel que décrit ci-dessus, le turbomoteur étant de préférence un turboréacteur. D'autres avantages et caractéristiques de 10 l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; la figure 1 représente une vue 15 schématique partielle en demi-coupe d'un compresseur basse pression pour turbomoteur, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue de face d'un ensemble formant portion angulaire de la partie de 20 stator du compresseur montré sur la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue partielle de dessus de l'ensemble montré sur la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue partielle en coupe prise le long du squelette de l'une des aubes 25 de l'ensemble montré sur les figures 2 et 3 ; et - la figure 5 représente une vue partielle en coupe prise le long de la ligne V-V de la figure 3. En référence tout d'abord à la figure 1, on peut apercevoir une partie d'un compresseur basse 30 pression 1 pour turbomoteur, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. De façon 7 connue, le compresseur présente, en alternance selon une direction axiale parallèle à l'axe 2 du compresseur, des aubes de stator 4 et des aubes de rotor 6. Les aubes de stator 4, réparties circonférentiellement autour de l'axe 2, s'intègrent dans une partie de stator 13 également objet de l'invention, comprenant en outre une virole intérieure 8 de délimitation radiale intérieure d'un flux annulaire primaire 10 traversant le turbomoteur, cette virole 8 portant les pieds des aubes 4 qui la traversent. Elle contient également une virole extérieure 16 de délimitation radiale extérieure du flux annulaire primaire 10, qui porte les têtes des aubes 4 qui la traversent. A cet égard, il est noté que la partie de stator comprend également des éléments additionnels connus rapportés sur la virole 8, tel qu'un revêtement radialement intérieur abradable 15 formant piste d'étanchéité annulaire, contactée par un dispositif d'étanchéité 12 porté par l'étage de rotor 14 portant les aubes tournantes 6 et agencé en aval de la partie de stator concernée. Comme mentionné ci-dessus, le dispositif d'étanchéité tournant 12 est de façon connue du type à labyrinthe ou à léchettes. Dans le mode de réalisation préféré décrit, la partie de stator forme une structure sensiblement annulaire d'axe 2, et est préférentiellement composée par la mise en place d'une pluralité d'ensembles 20 comme celui montré sur la figure 2, constituant chacun une portion angulaire ou circonférentielle de cette partie de stator. Comme visible sur cette figure, 8 chaque ensemble 20 comprend un secteur angulaire de virole intérieure 8a portant une pluralité d'aubes de stator 4, la virole intérieure 8 résultant de la mise en place, bout à bout, de tous les secteurs 8a. Dans la configuration segmentée représentée, les secteurs angulaires 8a (un seul visible sur la figure 2) formant conjointement la virole 8 sont donc de préférence dépourvus de liaisons mécaniques rigides directes les reliant les uns aux autres, leurs extrémités adjacentes étant en effet simplement placées en regard les unes les autres, avec ou sans jeu. La segmentation opérée pour la virole 8 est également adoptée, d'une manière identique, pour le revêtement radialement intérieur abradable 15 formant piste d'étanchéité annulaire, seul un secteur angulaire 15a de ce revêtement étant donc porté fixement par le secteur de virole 8a. De manière analogue, l'ensemble 20 comprend un secteur angulaire de virole extérieure 16a portant la pluralité d'aubes de stator 4, la virole extérieure 16 résultant donc de la mise en place de tous les secteurs 16a. Ici aussi, les secteurs angulaires 16a (un seul visible sur la figure 2) formant conjointement la virole 16 sont donc de préférence dépourvus de liaisons mécaniques rigides directes les reliant les uns aux autres, leurs extrémités adjacentes étant en effet simplement placées en regard les unes les autres, avec ou sans jeu. En étant réalisée par la mise en place bout à bout de plusieurs de ces portions angulaires 20, la 9 partie de stator 13 adopte donc une conception dite segmentée, par opposition à une conception également envisagée, dite continue, dans laquelle les viroles 8 et 16 sont chacune unique et continue sur 360°. Une alternative pourrait également consister à ne prévoir que l'une des deux viroles 8 et 16 soit unique et continue sur 360°, et l'autre virole sectorisée. A titre indicatif, il est noté que le nombre d'ensembles/secteurs 20 pour former la partie de stator annulaire 13 précitée peut être compris entre 6 et 14, chaque ensemble 20 présentant de préférence la même étendue angulaire/circonférentielle. En référence à présent à la figure 3, on peut voir que le secteur angulaire de virole extérieure 16a est pourvu d'ajours 22 pratiqués dans l'épaisseur de ce secteur 16a, leur conférant un caractère traversant. Pour l'une des aubes de stator 4 représentées, à savoir celle de gauche sur la figure, la tête de l'aube 24 est reçue dans son ajour associé 22. Elle y est fixée rigidement par une brasure 26, réalisée dans l'espace 28 délimité entre la paroi de l'ajour et la surface extérieure de la tête d'aube. Néanmoins, l'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que la brasure 26 n'est pas continue tout autour de la surface extérieure de la tête d'aube 24, mais est stoppée de manière à laisser libre une portion de bord de fuite 30 de la tête d'aube. En d'autres termes, cette portion 30, qui se loge dans une portion arrière 22a de l'ajour 22, n'est pas reliée au secteur 16a par la brasure 26, cette dernière cheminant en effet de façon continue de 10 part et d'autre de la tête 24, par deux tronçons initiés à l'avant de la portion de bord de fuite 30 et se rejoignant au niveau du bord d'attaque. La brasure 26 prend donc globalement une forme continue de U étiré remplissant la majeure partie de l'espace 28. Comme visible sur la figure 3, la partie arrière 22a de l'ajour 22, qui n'est pas remplie par la brasure 26, prend la forme d'un trou oblong traversant, de préférence orienté sensiblement dans une direction orthogonale localement au squelette 32 de la tête d'aube 24. Dans ce mode de réalisation, la brasure 26 s'arrête en effet à l'entrée du trou oblong traversant 22a, dont une partie est comblée par la portion de bord de fuite 30 qui peut se déformer sensiblement librement en dynamique, et dont l'autre partie peut rester évidée. Alternativement, cette autre partie pourrait être remplie par un matériau de remplissage visant essentiellement à assurer l'étanchéité du flux primaire, à savoir éviter les fuites au travers du trou 22a. Un tel matériau de remplissage est schématisé par la référence 36 sur la figure 5. Il peut par exemple s'agir d'un matériau de remplissage du type abradable, par exemple un composé de caoutchouc de silicone résistant aux variations de température, chargé de billes. En référence à présent à la figure 4, la portion de bord de fuite 30 s'étend sur une longueur � 1 �, prise le long du squelette 32, comprise entre 0,03 et 0,05 fois la longueur totale (non référencée) de la tête d'aube 24 le long de ce squelette. 11 Si un tel trou oblong de déchargement mécanique d'aube 22a est préférentiellement prévu seulement sur les deux aubes situées respectivement aux deux extrémités de l'ensemble 20, il pourrait néanmoins en être autrement, sans sortir du cadre de l'invention. De plus, de tels trous oblongs de déchargement mécanique d'aube pourraient également être prévus au niveau des ajours traversants de la virole intérieure 8, qui reçoivent les pieds d'aubes. L'assemblage serait alors identique ou similaire à celui présenté sur les figures 3 à 5 pour la virole extérieure. 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.20 REVENDICATIONS1. Partie de stator (13) pour module de turbomoteur d'aéronef comprenant une pluralité d'aubes de stator (4), ainsi qu'une virole extérieure (16) pourvue d'une pluralité d'ajours traversants (22) recevant chacun la tête (24) de l'une desdites aubes, fixée à la virole extérieure par une brasure (26) agencée dans son ajour associé (22), caractérisée en ce que pour au moins l'une desdites aubes de stator (4), ladite brasure (26) s'étend vers l'arrière de part et d'autre de la tête d'aube (24) en s'arrêtant avant une portion de bord de fuite (30) de celle-ci, agencée dans une partie arrière (22a) dudit ajour traversant. 2. Partie de stator selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie arrière (22a) dudit ajour traversant prend la forme d'un trou oblong traversant dont la longueur est orientée sensiblement dans une direction orthogonale localement au squelette (32) de tête d'aube (24). 3. Partie de stator selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite portion de bord de fuite (30) s'étend sur une longueur (1), prise le long du squelette de tête d'aube, comprise entre 0,03 et 0,05 fois la longueur totale de ladite tête d'aube (24) le long de ce squelette (32).30 13 4. Partie de stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un matériau de remplissage (36) comble l'espace entre ladite portion de bord de fuite (30) et la partie arrière (22a) dudit ajour traversant (22). 5. Partie de stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une virole intérieure (8) pourvue d'une pluralité d'ajours traversants recevant chacun le pied de l'une desdites aubes, fixé à la virole intérieure par une brasure agencée dans son ajour associé. 6. Partie de stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme une structure sensiblement annulaire, avec la virole extérieure (16) continue. 7. Partie de stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle forme une structure sensiblement annulaire, avec la virole extérieure (16) réalisée par la mise en place bout à bout de secteurs angulaires de virole extérieure (16a). 8. Module (1) de turbomoteur d'aéronef comprenant au moins une partie de stator (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.30 14 9. Module selon la revendication 8, caractérisé qu'il est un compresseur, de préférence basse pression. 10. Turbomoteur pour aéronef comprenant au moins un module (1) selon la revendication 8 ou la revendication 9.10