Brevet FR2973453A1 — publié le 20121005

AUBE DE SOUFFLANTE DE TURBOMACHINE L'invention concerne une aube de soufflante de turbomachine, telle en particulier qu'un turboréacteur d'avion. Une soufflante de turbomachine comprend une roue portant une pluralité d'aubes montées en périphérie d'un disque de rotor. Chaque aube comprend un pied relié par une échasse à une plate-forme à partir de laquelle s'étend une pale. Les pieds d'aubes sont engagés dans des rainures sensiblement axiales de la périphérie du disque et y sont maintenus radialement par coopération de formes, les pieds d'aube étant par exemple à section transversale en queue d'aronde ou analogue. Dans la technique actuelle, l'échasse est une paroi sensiblement plane qui s'étend radialement entre le pied d'aube et la surface interne de la plate-forme. En fonctionnement, il s'avère que l'aube vibre en flexion selon un premier mode dont la fréquence se situe dans la plage des fréquences de fonctionnement de la turbomachine, ce qui peut conduire à une amplification des contraintes mécaniques que subit l'aube, au niveau de la pale et de l'échasse, et diminue la tenue mécanique de l'aube en fonctionnement. Pour remédier à cet inconvénient, on a notamment proposé de donner à l'échasse une forme curviligne tout en conservant des rainures axiales sur le disque. Toutefois, ceci ne permet pas de décaler suffisamment la fréquence du premier mode de flexion. Il est également connu de réaliser le disque et les aubes en une seule pièce. Toutefois, un disque aubagé monobloc, s'il est suffisamment rigide, présente un faible amortissement, ce qui pose des difficultés en cas d'ingestion d'un corps étranger par la soufflante. De plus, les opérations de maintenance d'un disque aubagé monobloc sont également plus difficiles à réaliser. On a également proposé de réaliser un pied d'aube incurvé destiné à être monté dans une rainure incurvée du disque. Toutefois, les opérations d'usinage d'un tel disque et des pieds d'aubes sont plus longues et plus difficiles à réaliser, et aussi plus coûteuses. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 5 économique et efficace à ce problème. A cette fin, elle propose une aube de soufflante de turbomachine, comprenant une échasse reliant un pied d'aube en queue d'aronde à une plate-forme, caractérisée en ce que l'échasse comprend une structure en caisson s'étendant sur au moins une partie de la longueur axiale de la 10 plate-forme. Selon l'invention, la paroi radiale d'une échasse de la technique antérieure est remplacée par une structure en caisson, ce qui permet d'augmenter sa rigidité de façon notable et la fréquence propre du premier mode de flexion de l'aube, qui est ainsi décalée en dehors de la plage des 15 fréquences de fonctionnement de la turbomachine, ce qui augmente la tenue mécanique de l'aube et sa durée de vie. En particulier, l'invention tire avantage de l'espace disponible entre la plate-forme et le pied d'aube pour y intégrer une structure en caisson qui augmente la rigidité de l'échasse. 20 Avantageusement, cette structure en caisson est creuse et débouche à l'une de ses extrémités, ce qui permet de conserver une masse identique pour l'échasse. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure en caisson est de forme tétraédrique avec une section transverse en V dont le sommet 25 est raccordé au pied d'aube et les extrémités du V sont reliées à la plate-forme. En comparaison d'autres structures creuses en caisson, une structure creuse de forme tétraédrique apporte une meilleure tenue mécanique. 30 Dans une réalisation de l'invention, l'échasse comprend une paroi radiale joignant le pied de l'aube au sommet de la structure en V. Dans une variante de réalisation de l'invention, le sommet de la section en V est relié directement au pied d'aube. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure creuse débouche à l'extrémité aval de la plate-forme à laquelle est raccordée le bord de fuite de la pale de l'aube. Cette configuration est particulièrement intéressante lorsque la plate-forme est inclinée en oblique par rapport au pied d'aube et se rapproche de celui-ci en direction de l'extrémité amont de la plate-forme. En effet, il est ainsi possible d'utiliser l'espace disponible en aval de l'aube, entre la plate-forme et le pied d'aube pour y intégrer la structure creuse en caisson. Ce type de montage à plate-forme inclinée est couramment utilisé pour former avec un cône, coiffant l'extrémité amont de la turbomachine, une paroi de guidage du flux d'air entrant à l'intérieur de la turbomachine. L'extrémité aval de la plate-forme peut comprendre une surépaisseur sur chacun de ses bords latéraux et les surfaces de la plate-forme situées de part et d'autre de l'échasse, en regard du pied d'aube et à son extrémité amont sont arrondies concaves. L'invention concerne également une roue de soufflante de turbomachine comprenant un disque portant des aubes du type décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une roue de soufflante selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en perspective depuis l'aval de l'échasse d'une aube de la roue de la figure 1 ; la figure 3 est une vue schématique en perspective depuis l'aval de l'échasse d'une aube selon l'invention ; les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques en perspective de variantes de réalisation d'une échasse à structure creuse selon l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2, représentant une partie d'une roue de soufflante 10 et une échasse d'aube selon la technique antérieure. La roue 10 de la figure 1 comprend un disque 12 comportant une pluralité de rainures ou alvéoles 14 sensiblement axiales régulièrement réparties à sa périphérie externe et dans lesquelles sont engagés des pieds d'aubes 16. Le pied 16 de chaque aube a une forme en queue d'aronde ou analogue et est monté axialement dans une rainure 14 de forme correspondante qui assure la retenue radiale de l'aube 18 sur le disque 12 de rotor. Chaque aube 18 comporte une plate-forme 20 raccordée au pied d'aube 16 par l'intermédiaire d'une échasse 22 et une pale 24 qui s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la plate-forme 20. L'échasse 22 de l'aube est une paroi plane radiale raccordée sensiblement au milieu de la plate-forme 20 laquelle est inclinée en oblique par rapport au pied d'aube 16 de manière à se rapprocher du pied d'aube 16 à son extrémité amont. L'inclinaison de la plate-forme 20 permet de former avec un cône amont (non représenté) une surface continue de guidage d'un flux d'air entrant dans la turbomachine, le cône coiffant l'extrémité amont de la roue et étant coaxial à la roue. La partie aval de la plate-forme comprend une surépaisseur 26 s'étendant en direction circonférentielle et reliée à l'échasse 22. A leur extrémité amont, les surfaces internes 28 de la plate-forme en regard du pied d'aube, qui sont situées de part et d'autre de l'échasse, ont chacune une forme incurvée concave. Ces surfaces 28 assurent une meilleure tenue mécanique des aubes en cas de contacts entre deux plates-formes adjacentes. Le prolongement aval du pied d'aube 16 peut être formé avec un crochet 30 comprenant une encoche radiale 32 sur chacune de ses faces latérales, ces encoches 32 étant destinées à coopérer avec un flasque annulaire 34 pour bloquer axialement le pied d'aube 16 dans la rainure 14 du disque 12. En fonctionnement, l'aube 22 présente un premier mode de flexion dont la fréquence est située dans la plage des fréquences de fonctionnement de la turbomachine, ce qui réduit la tenue mécanique de l'aube. L'invention apporte une solution en remplaçant l'échasse 22 à paroi radiale par une échasse 35 à structure en caisson qui s'étend sur une au moins une partie de la longueur de l'aube. La figure 3 représente une échasse 35 ayant une structure en caisson 36 de forme tétraédrique avec une section transverse en V formée par deux parois latérales 38, 40 triangulaires qui s'étendent sensiblement d'une extrémité à l'autre de la plate-forme 42. Les extrémités radialement externes des deux parois 38, 40 sont reliées directement à la surface interne de la plate-forme 42 et définissent entres elles et avec l'extrémité aval de la plate-forme 42 une surface triangulaire 44. Un tétraèdre est ainsi défini par les deux parois 38, 40, la surface 44 et le débouché aval à section triangulaire de la structure en caisson 36. Les extrémités radialement internes des parois 38 et 40 sont reliées directement au pied d'aube 46. La plate-forme 42 est inclinée en oblique et est raccordée au pied d'aube 46 à son extrémité amont. La structure creuse tétraédrique 36 est particulièrement bien adaptée au cas d'une plate-forme 42 inclinée puisqu'elle s'intègre parfaitement en lieu et place d'une échasse radiale 22 de la technique antérieure. De plus, la structure tétraédrique 36 est avantageuse par rapport à d'autres types de structures car elle n'empêche pas l'intégration des surfaces concaves 48 à l'extrémité amont de la plate-forme. La partie aval de la plate-forme comprend également une surépaisseur 50 s'étendant en direction circonférentielle et reliée à la structure 36. Dans deux variantes de réalisation de l'invention représentées schématiquement aux figures 4 et 5, l'échasse 52, 54 est reliée directement à la plate-forme et est raccordée au pied d'aube par une paroi radiale 56, 58. En figure 4, la paroi radiale 56 a une forme trapézoïdale et son extrémité radialement externe est reliée au sommet de la structure creuse 60 à section en V qui s'étend sur une partie seulement de la longueur axiale de la plate-forme depuis son extrémité aval. En figure 5, la paroi radiale 58 a une forme triangulaire et son extrémité radialement externe est reliée au sommet de la structure creuse 62 à section en V qui s'étend toute la longueur axiale de la plate-forme. La structure creuse en caisson de l'échasse permet d'augmenter la rigidité de l'échasse et par suite la fréquence propre de vibration en flexion de l'aube tout en conservant une masse identique à celle d'une échasse de la technique antérieure. Si l'invention est particulièrement bien adaptée lorsque le pied d'aube est rectiligne, elle s'applique aussi à une échasse d'aube ayant un pied curviligne adapté au montage par translation dans une rainure incurvée d'un disque de rotor. La structure creuse en caisson peut être réalisée par une opération de forgeage suivie d'une opération d'usinage de finition. Elle peut également être réalisée seulement par des opérations d'usinage. REVENDICATIONS1. Aube de soufflante de turbomachine, comprenant une échasse (35, 52, 54) reliant un pied d'aube (46) en queue d'aronde à une plate-forme (42), caractérisée en ce que l'échasse (35, 52, 54) comprend une structure en caisson (36, 60, 62) s'étendant sur au moins une partie de la longueur axiale de la plate-forme (42) pour augmenter la rigidité de l'échasse et la fréquence propre en flexion de l'aube. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure en 10 caisson (36, 60, 62) est creuse et débouche à une extrémité de la plate-forme. 3. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure en caisson (36, 60, 62) est de forme tétraédrique et a une section transverse en V dont le sommet est raccordé au pied d'aube (46) et les extrémités du 15 V sont reliées à la plate-forme (42). 4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'échasse (52, 54) comprend une paroi radiale (56, 58) joignant le pied de l'aube au sommet de la structure en V. 5. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que le sommet de la 20 section en V est relié directement au pied d'aube (46). 6. Aube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la structure creuse (36, 60, 62) débouche à l'extrémité aval de la plate-forme (42) à laquelle est raccordée le bord de fuite de la pale de l'aube. 7. Aube selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la 25 structure creuse (36, 60, 62) s'étend sensiblement sur toute la longueur de la plate-forme. 8. Aube selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plate-forme (42) est inclinée en oblique par rapport au pied d'aube (46) de manière à se rapprocher de celui-ci en direction de l'extrémité 30 amont de la plate-forme (42). 9. Aube selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité aval de la plate-forme (42) comprend une surépaisseur (50) sur chacun de ses bords latéraux et en ce que les surfaces (48) de la plate-forme (42) situées de part et d'autre de l'échasse (35), en regard du pied d'aube et à son extrémité amont sont arrondies concaves. 10. Roue de soufflante de turbomachine, comprenant un disque (12) portant des aubes selon l'une des revendications précédentes.