Brevet FR2977827A1 — publié le 20130118

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne un procédé de fabrication d'un carter de soufflante de turbomachine, notamment pour moteur aéronautique. Dans une telle turbomachine, le carter de soufflante remplit plusieurs fonctions. Il définit la veine d'entrée d'air du moteur, supporte un revêtement abradable en regard des sommets d'aube de la soufflante, incorpore ou supporte un bouclier de rétention formant piège à débris et supporte une structure d'absorption d'ondes sonores pour le traitement acoustique en entrée du moteur. Il est bien connu de réaliser un carter de soufflante en matériau composite fibres-matrice, généralement une matrice organique. Ainsi, le document EP 1 961 923 décrit la réalisation d'un tel carter par densification d'une préforme fibreuse obtenue par enroulement en couches superposées d'une texture tissée tridimensionnelle avec intégration de parties de préforme pour le bouclier de rétention et pour des brides aux extrémités amont et aval du carter. Il est bien connu par ailleurs de réaliser un traitement acoustique par fixation de panneaux acoustiques sur la face interne du carter, dans la partie aval et/ou dans la partie amont de celui-ci, c'est-à- dire d'un côté ou de chaque côté d'un revêtement abradable. De façon usuelle, les panneaux sont sous forme de secteurs juxtaposés s'étendant chacun sur une partie de la périphérie interne du carter et les panneaux sont fixés au carter au moyen d'inserts intégrés aux panneaux et de vis. Un tel mode de fixation de panneaux acoustiques présente plusieurs inconvénients. Il nécessite l'utilisation d'un grand nombre de petites pièces (inserts et vis). En outre, un perçage répété du carter en matériau composite peut affecter les propriétés mécaniques du matériau composite. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but d'éviter de tels inconvénients et propose à cet effet un procédé de fabrication d'un carter de soufflante de turbomachine muni sur sa face interne d'un revêtement abradable s'étendant sur une partie de sa dimension axiale à distance des extrémités amont et aval du carter et de revêtement acoustique formé de panneaux acoustiques disposés à l'aval et/ou à l'amont du revêtement abradable, les surfaces internes du revêtement abradable et du revêtement acoustique définissant au moins en partie la paroi d'une veine d'entrée d'air, le carter étant en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice à précurseur résine, procédé dans lequel : - une préforme fibreuse constituant le renfort fibreux du carter est mise en forme sur une surface d'un élément d'outillage ayant un profil correspondant à la veine d'entrée d'air avec interposition d'éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou de cartouches de revêtement abradable, et la préforme fibreuse maintenue dans sa forme et imprégnée par la résine précurseur de la matrice du matériau composite du carter est soumise à un traitement thermique de polymérisation de la résine, de sorte qu'un ensemble est obtenu comprenant le carter assemblé avec des panneaux acoustiques et/ou des cartouches de revêtement abradable. De préférence, une couche d'adhésif est interposée entre, d'une part, les éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou des cartouches de revêtement abradable et, d'autre part, la préforme fibreuse du carter. De préférence encore, une couche fibreuse d'isolation galvanique est interposée entre, d'une part, les éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou des cartouches de revêtement abradable et, d'autre part, la préforme fibreuse du carter. Cette couche a aussi une fonction de protection de la structure du carter en cas de retouche ou de réparation du revêtement abradable ou du revêtement acoustique. Selon un premier mode de réalisation, la préforme fibreuse est mise en forme sur la surface de l'outillage avec interposition d'éléments constitutifs de cartouches de revêtement abradable et le revêtement acoustique est formé après obtention de l'ensemble comprenant le carter assemblé avec les cartouches de revêtement abradable. Selon un deuxième mode de réalisation, la préforme fibreuse est mise en forme sur la surface de l'outillage avec interposition d'éléments constitutifs de panneaux acoustiques et le revêtement abradable est formé après obtention de l'ensemble comprenant le carter assemblé avec les panneaux acoustiques. Selon un troisième mode de réalisation, la préforme fibreuse constituant le renfort fibreux du carter est mise en forme sur la surface de l'élément d'outillage avec interposition d'éléments constitutifs de cartouches de revêtement abradable et de panneaux acoustiques de sorte qu'après polymérisation de la résine un ensemble est obtenu comprenant le carter assemblé les cartouches de revêtement abradable et les panneaux acoustiques. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, dans le cas de la fabrication d'un carter muni de panneaux acoustiques formés par une structure alvéolaire disposée entre une peau interne en matériau composite à renfort fibreux densifié par une matrice à précurseur résine et une peau externe, la polymérisation de la résine précurseur de la matrice du matériau composite du carter et la polymérisation de la résine précurseur de la matrice du matériau composite de la peau interne des panneaux acoustiques sont réalisées lors du même traitement thermique. Le procédé peut alors comprendre la mise en place sur l'élément d'outillage d'une structure fibreuse destinée à former le renfort fibreux du matériau composite de la peau interne des panneaux acoustiques, avant mise en place des structures alvéolaires des panneaux acoustiques. Un revêtement adhésif peut être interposé entre la structure fibreuse et les structures alvéolaires. Une multi-perforation de la peau interne des panneaux acoustiques peut être réalisée après ou avant polymérisation de la résine précurseur du matériau composite de la peau interne. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, la préforme fibreuse formant le renfort fibreux du carter et la structure fibreuse formant le renfort fibreux de la peau interne des panneaux acoustiques sont formées par des textures fibreuses pré-imprégnées de résine. Selon un autre mode de mise en oeuvre, l'imprégnation par résine de la préforme fibreuse destinée à former le renfort fibreux du carter ainsi que, le cas échéant, l'imprégnation par résine de la structure fibreuse destinée à former le renfort fibreux de la peau interne des panneaux acoustiques sont réalisées après mise en forme de la préforme fibreuse. Brève description des dessins Des modes particuliers de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue très schématique d'une turbomachine de moteur aéronautique ; les figures 2 et 3 sont des demi-vues en coupe axiale très schématiques de carters de soufflante réalisables selon l'invention pour une turbomachine telle que celle de la figure 1 ; les figures 4A à 4D illustrent des étapes successives de fabrication d'un carter de soufflante tel que celui de la figure 2, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et les figures 5A à 5C illustrent les étapes successives de fabrication d'un carter de soufflante tel que celui de la figure 2, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Description détaillée des modes de réalisation, L'invention sera décrite ci-après dans le cadre de son application à un carter de soufflante de turbomachine de moteur d'avion. Comme montré schématiquement par la figure 1, une telle turbomachine comprend, de l'amont vers l'aval dans le sens d'écoulement du flux gazeux, une soufflante 1 disposée en entrée de la turbomachine, un compresseur 2, une chambre de combustion 3, une turbine haute pression (HP) 4 et une turbine basse pression (BP) 5. Les turbines 4 et 5 sont couplées respectivement au compresseur 2 et à la soufflante 1 par des arbres coaxiaux respectifs. La turbomachine est logée dans un carter comprenant plusieurs parties correspondant à différents de ses éléments. Ainsi, la soufflante 1 est entourée par un carter de soufflante 10. Comme montré par la figure 2, le carter 10 présente à ses extrémités des brides 13, 14 et présente dans sa partie située en regard des sommets d'aubes 11 de la soufflante une surépaisseur formant bouclier de rétention 15. Les brides 13, 14 permettent la fixation du carter de soufflante. Le bouclier de rétention 15 constitue un piège à débris projetés par centrifugation pour éviter qu'ils traversent le carter et atteignent d'autres parties de l'avion. Egalement, dans sa partie située en regard des sommets des aubes 11, le carter 10 est muni sur sa face interne d'un revêtement abradable. De façon connue, le revêtement est formé par un ensemble de panneaux 12, ou cartouches, juxtaposés, fixés au carter 10 et garnis de matériau abradable comme décrit par exemple dans le document EP 2 088 290. Toujours de façon connue, le carter 10 est muni sur sa face interne d'au moins un revêtement d'insonorisation ou revêtement acoustique. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le revêtement acoustique est formé par un ensemble de panneaux acoustiques 20 disposés dans la partie aval du carter 10, entre le revêtement abradable et l'extrémité aval du carter, tandis que, dans sa partie amont, entre son extrémité amont et le revêtement abradable, le carter 10 est conformé pour définir, avec les surfaces internes des cartouches de revêtement abradable 12 et des panneaux acoustiques 20, une veine d'entrée d'air à paroi sensiblement continue. Dans le mode de réalisation de la figure 3, deux revêtements d'insonorisation sont prévus, l'un formé d'un ensemble de panneaux acoustiques 20 dans la partie aval du carter 10, comme dans le cas de la figure 2, et l'autre formé d'un ensemble de panneaux acoustiques 20' disposés dans la partie amont du carter 10 entre son extrémité amont et le revêtement abradable 12, les surfaces internes des panneaux 20', des cartouches de revêtement abradable 12 et des panneaux 20 définissant la veine d'entrée d'air. Chaque panneau 20, 20' d'un ensemble de panneaux acoustiques s'étend sur une partie de la périphérie interne du carter 10, un ensemble de panneaux acoustiques comprenant par exemple 4, 5 ou 6 panneaux. Comme bien connu, les panneaux 20, 20' peuvent être formés par une structure alvéolaire 21, 21' disposée entre une peau externe 22, 22' appliquée contre la face interne du carter 10 et une peau interne 23, 23' multiperforée, les alvéoles étant formées par des cellules délimitées par des parois s'étendant sensiblement radialement entre les peaux. Un mode de réalisation d'un carter tel que celui de la figure 2 muni de revêtement abradable et de panneaux acoustiques sera maintenant décrit en référence aux figures 4A à 4D. On utilise une forme axisymétrique 30 dont la surface externe 31 a un profil qui reproduit celui de la veine d'entrée d'air le long du carter 10 de la turbomachine et qui présente des rebords 33, 34 à ses extrémités. La forme 30 est en plusieurs parties assemblées pour permettre son démontage. Une structure fibreuse formée de couches 41, par exemple de tissu, pré-imprégnées par une résine et destinées à constituer le renfort fibreux de la peau interne 23 des panneaux acoustiques, est déposée sur la forme 30 à un emplacement correspondant à celui des panneaux acoustiques (figure 4A). Une couche d'adhésif ou film de colle 42, par exemple en résine époxyde, polyuréthane ou polyimide est de préférence déposée sur les couches de tissu 41 et sur la forme 30 au niveau de l'emplacement des cartouches de revêtement abradable. Des éléments de panneaux acoustiques 43 sont disposés sur le film de colle 42, au-dessus des couches de tissu 41 (figure 4B). Chaque élément 43 s'étend sur un secteur autour de l'axe de la forme 30, les éléments 43 étant juxtaposés pour couvrir toute la périphérie de la forme 30 au niveau des couches de tissu 41. On pourra par exemple utiliser 4, 5 ou 6 éléments. Chaque élément 43 est formé par une structure alvéolaire telle qu'une structure en nid d'abeilles dont les alvéoles sont délimitées par des parois s'étendant radialement. Des cartouches de revêtement abradable 12 sont disposées sur le film de colle 42, à un emplacement correspondant à celui du revêtement abradable. Chaque cartouche s'étend sur un secteur autour de l'axe de la forme 30, les cartouches 12 étant juxtaposées. On pourra par exemple utiliser 4, 5 ou 6 cartouches. De façon connue, chaque cartouche 12 peut comporter, du côté interne exposé, une structure en nid d'abeilles, par exemple en nid d'abeilles "Nomex" remplie de matériau abradable et collée sur un nid d'abeilles en aluminium ou "Nomex", éventuellement avec interposition de tissu de verre. En variante, le nid d'abeilles "Nomex" peut être remplacé par une couche fibreuse sur laquelle du matériau abradable est déposé. On pourra par exemple se référer au document EP 1 510 657. La couche d'adhésif 42 facilite le maintien en place des éléments 43 et cartouches 12. Avant mise en place de la préforme fibreuse formant le renfort fibreux du carter 10, une couche d'adhésif ou film de colle 45 est éventuellement déposé sur les éléments 43 et les cartouches 12 et peut être recouvert d'une couche de tissu 46 (figure 4C). La couche de tissu 46 permet, si nécessaire, d'assurer une isolation galvanique entre le carter, d'une part, et les cartouches de revêtement abradable et les panneaux acoustiques, d'autre part. Elle contribue aussi à la protection de la structure du carter en cas de retouche ou réparation d'une cartouche de revêtement abradable ou d'un panneau acoustique. La couche de tissu peut être en fibres de verre ou autre matériau isolant. Au niveau des panneaux acoustiques, la couche de tissu 46 forme aussi la peau externe de ceux-ci. En variante, cette peau externe pourrait être intégrée aux éléments 43. La préforme fibreuse 50 du carter 10 peut être obtenue par enroulement en plusieurs couches ou spires superposées d'une texture fibreuse 47 réalisée par exemple par tissage tridimensionnel ou multicouches, comme décrit dans le document EP 1 961 923 et pré-imprégnée par une résine. On utilise une texture fibreuse à épaisseur évolutive, par exemple par variation du nombre de couches de fils de chaîne et de trame dans le tissu pour former une surépaisseur 48 au niveau de l'emplacement du bouclier de rétention. En variante, la préforme fibreuse 50 peut être obtenue par drapage de strates de tissu bidimensionnel ou par tressage. Les fibres des couches de tissu 41 et de la texture 47 sont, par exemple, en carbone, verre, aramide ou céramique. Chaque résine d'imprégnation des couches de tissu 41, de la texture 47 et éventuellement des couches de tissu 46 est, par exemple, une résine précurseur de matrice polymère tel qu'un polymère époxyde, bismaléimide ou polyimide, différentes résines pouvant être utilisées pour les couches de tissu 41, la texture 47 et les couches de tissu 46. Des éléments d'outillage 35 en plusieurs secteurs sont appliqués sur la surface extérieure de la préforme 50 (figure 4D) pour maintenir celle-ci dans la forme voulue et un traitement thermique de polymérisation de la ou des résine(s) d'imprégnation est effectué. La couche d'adhésif 45 est par exemple en résine époxyde et est le cas échéant réticulée lors du traitement thermique de polymérisation de la ou des résine(s) d'imprégnation. Elle est de préférence présente pour assurer une liaison efficace entre le carter, d'une part, et les cartouches de revêtement abradable et les panneaux acoustiques, d'autre part. Après polymérisation, le carter obtenu muni des cartouches de revêtement abradable et des panneaux acoustiques est extrait de l'outillage constitué par la forme 30 et les éléments 35. Un usinage final est réalisé comprenant notamment la multi-perforation de la peau interne des panneaux acoustiques et la formation de trous dans les brides de fixation du carter. Les figures 5A à 5C illustrent un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, les éléments communs avec le mode de réalisation des figures 4A à 4D portant les mêmes références. On utilise une forme 30 semblable à celle du mode de réalisation des figures 4A à 4D. Après dépôt d'une couche d'adhésif ou film de colle 42, des panneaux acoustiques préfabriqués 20 avec une structure alvéolaire disposée entre peau externe 22 et peau interne 23 sont mis en place sur la forme 30, de même que des cartouches de revêtement abradable tels que les cartouches 12 décrites plus haut (figure 5A). Une couche 46 de tissu non préimprégné d'isolation galvanique et de protection peut être disposée sur les panneaux 20 et cartouches 12 avec interposition d'une couche d'adhésif ou film de colle 45 comme décrit plus haut, puis la préforme fibreuse 50 du carter est réalisée comme décrit plus haut mais à partir d'une texture fibreuse 47 non pré-imprégnée de résine (figure 5B). Des éléments d'outillage 35' en plusieurs secteurs sont appliqués sur la surface extérieure de la préforme 50 (figure 5C), ces éléments d'outillage étant munis de canaux (non représentés) pour injection ou infusion de résine dans la préforme 50 et les couches de tissu éventuelles 46. La résine est ensuite polymérisée et le carter obtenu muni des cartouches de revêtement abradable et des panneaux acoustiques est soumis à un usinage final comprenant la multi-perforation de la peau interne des panneaux acoustiques si ceux-ci ont été fabriqués avec une peau interne non perforée. Dans une variante du deuxième mode de réalisation, avant dépôt de la couche d'adhésif ou film de colle 42, des couches de tissu destinées à former le renfort fibreux de la peau interne des panneaux acoustiques peuvent être déposées sur la forme 30 comme dans le cas de la figure 4A, mais sans pré-imprégnation par une résine. Les éléments de panneaux acoustiques mis en place sur le film de colle 42 peuvent alors être formés d'une structure alvéolaire non munie de peau interne et éventuellement non munie de peau externe, comme dans le cas des éléments 43 de la figure 4C. Toutefois, pour éviter que la résine injectée ou infusée pénètre dans les alvéoles des éléments des panneaux acoustiques, ces alvéoles peuvent être remplies d'un matériau pouvant être ultérieurement éliminé ou évacué, par exemple du "Téflon". L'élimination ou l'évacuation de ce matériau est réalisée après formation et multi-perforation de la peau interne des panneaux acoustiques. La peau interne des panneaux acoustiques peut être obtenue par mise en place d'une ou plusieurs strates fibreuses préimprégnées par une résine et polymérisation de la résine avant multi-perforation. Bien entendu, le procédé peut aisément être adapté à la réalisation d'un carter de soufflante muni de revêtement acoustique dans ses parties amont et aval, comme montré sur la figure 3. Dans ce qui précède, on a envisagé la fabrication d'un carter de soufflante formant un ensemble avec des cartouches de revêtement 30 abradable et des panneaux acoustiques. Le processus de fabrication pourra être mis en oeuvre pour fabriquer un carter de soufflante formant un ensemble avec seulement des cartouches de revêtement abradable. Dans ce cas, pour la réalisation de la préforme du carter, on utilise avantageusement une forme ayant 35 une géométrie adaptée pour réserver l'emplacement de montage des panneaux acoustiques formant le ou les revêtements acoustiques. Ce mode de réalisation requiert l'utilisation de pièces de fixation pour les panneaux acoustiques mais présente l'intérêt de faciliter le démontage de ceux-ci pour maintenance ou réparation. Le processus de fabrication pourra aussi être mis en oeuvre pour fabriquer un carter de soufflante formant un ensemble avec seulement des panneaux acoustiques, notamment lorsque le revêtement abradable n'est pas sous forme de cartouches mais d'une couche de matériau abradable déposée directement sur la face interne du carter. Dans ce cas, pour la réalisation de la préforme du carter, on utilise avantageusement une forme ayant une géométrie adaptée pour réserver l'emplacement de dépôt de matériau abradable après fabrication du carter. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un carter (10) de soufflante de turbomachine muni sur sa face interne d'un revêtement abradable s'étendant sur une partie de sa dimension axiale à distance des extrémités amont et aval du carter et de revêtement acoustique formé de panneaux acoustiques (20, 20') disposés à l'aval et/ou à l'amont du revêtement abradable, les surfaces interne du revêtement abradable et des panneaux acoustiques définissant au moins en partie la paroi d'une veine d'entrée d'air, le carter étant en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice à précurseur résine, caractérisé en ce que une préforme fibreuse (50) constituant le renfort fibreux du carter est mise en forme sur une surface d'un élément d'outillage (30) ayant un profil correspondant à la veine d'entrée d'air avec interposition d'éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou de cartouches de revêtement abradable, et la préforme fibreuse maintenue dans sa forme et imprégnée par la résine précurseur de la matrice du matériau composite du carter est soumise à un traitement thermique de polymérisation de la résine, de sorte qu'un ensemble est obtenu comprenant le carter (10) assemblé avec des panneaux acoustiques (20) et/ou des cartouches (12) de revêtement abradable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche d'adhésif (45) est interposée entre d'une part, les éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou des cartouches de revêtement abradable et, d'autre part, la préforme fibreuse du carter. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une couche fibreuse (46) d'isolation galvanique est interposée entre les éléments constitutifs des panneaux acoustiques et/ou des cartouches de revêtement abradable et la préforme fibreuse du carter. 35 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la préforme fibreuse est mise en forme sur la surface de l'outillage avec interposition d'éléments constitutifs de cartouches de revêtement abradable et le revêtement acoustique est formé après obtention de l'ensemble comprenant le carter assemblé avec les cartouches de revêtement abradable. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la préforme fibreuse est mise en forme sur la surface de l'outillage avec interposition d'éléments constitutifs de panneaux acoustiques et le revêtement abradable est formé après obtention de l'ensemble comprenant le carter assemblé avec les panneaux acoustiques. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la préforme fibreuse (50) constituant le renfort fibreux du carter est mise en forme sur la surface de l'élément d'outillage (30) avec interposition d'éléments constitutifs de cartouches de revêtement abradable et de panneaux acoustiques de sorte qu'après polymérisation de la résine un ensemble est obtenu comprenant le carter assemblé avec les cartouches de revêtement abradable (12) et les panneaux acoustiques (20). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, pour la fabrication d'un carter (10) muni de panneaux acoustiques (20) formés par une structure alvéolaire (21) disposée entre une peau interne (23) en matériau composite à renfort fibreux densifié par une matrice à précurseur résine et une peau externe (22), caractérisé en ce que la polymérisation de la résine précurseur de la matrice du matériau composite du carter et la polymérisation de la résine précurseur de la matrice du matériau composite de la peau interne (23) des panneaux acoustiques sont réalisées lors du même traitement thermique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il 35 comprend la mise en place sur l'élément d'outillage (30) d'une structure fibreuse (41) destinée à former le renfort fibreux du matériau compositede la peau interne (23) des panneaux acoustiques, avant mise en place des structures alvéolaires (21) des panneaux acoustiques. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un revêtement adhésif (42) est interposé entre la structure fibreuse (41) et les structures alvéolaires. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une multi-perforation de la peau interne (23) des panneaux acoustiques est réalisée après polymérisation de la résine précurseur du matériau composite de la peau interne. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la préforme fibreuse (50) formant le renfort fibreux du carter et la structure fibreuse formant le renfort fibreux de la peau interne des panneaux acoustiques sont formées par des textures fibreuses pré-imprégnées de résine. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'imprégnation par résine de la préforme fibreuse (50) destinée à former le renfort fibreux du carter est réalisée après mise en forme de la préforme fibreuse. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'imprégnation par résine de la préforme fibreuse (50) destinée à former le renfort fibreux du carter et de la structure fibreuse destinée à former le renfort fibreux de la peau interne (23) des panneaux acoustiques sont réalisées après mise en forme de la préforme fibreuse.