Brevet FR2986582A1 — publié le 20130809

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne les carters pour moteur à turbine à gaz, et plus particulièrement les carters de soufflante en matériau composite pour moteur aéronautique à turbine à gaz. Dans un moteur aéronautique à turbine à gaz, le carter se compose d'une partie formant manche d'entrée d'air dont la fonction est de définir la veine d'entrée d'air dans le moteur, et d'une partie formant carter de soufflante. Ce dernier a notamment pour fonction d'assurer une rétention de débris, tels que des objets ingérés ou des fragments d'aubes endommagées, projetés par centrifugation, afin d'éviter qu'ils traversent le carter et atteignent d'autres parties de l'aéronef. Le carter de soufflante supporte également un certain nombre d'équipements du moteur, tels que des harnais pour la fixation de tuyaux acheminant du liquide de dégivrage ou des supports pour la fixation du boîtier électronique de commande du moteur. De façon connue, la manche d'entrée d'air et le carter de soufflante comprennent chacun à leurs extrémités axiales des brides annulaires qui permettent notamment de monter la manche d'entrée d'air sur le carter de soufflante. A cet effet, les brides adjacentes de la manche d'entrée d'air et du carter de soufflante sont généralement fixées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une pluralité de systèmes de fixation de type vis/écrous répartis sur toute leur circonférence. La bride amont du carter de soufflante est également utilisée pour la fixation des équipements supportés par le carter, cette fixation étant aussi assurée par l'intermédiaire de vis de fixation traversant la bride amont. Afin de permettre un démontage des équipements sans avoir à procéder au préalable au démontage de la manche d'entrée d'air, la bride de la manche d'entrée présente généralement des festonnages au niveau des têtes de vis de fixation des équipements sur la bride amont du carter de soufflante. Ces festonnages permettent ainsi d'accéder aisément aux vis de fixation des équipements et de les retirer sans avoir au préalable à déposer la manche d'entrée d'air. Par ailleurs, il est devenu courant de réaliser la manche d'entrée d'air du carter en matériau composite de type fibres/résine par réalisation d'une préforme fibreuse, imprégnation par une résine et moulage pour obtenir directement une forme voulue. Or, la réalisation de festonnages au niveau de la bride d'une manche d'entrée d'air réalisée en matériau composite pour le démontage des équipements amène à couper des fibres dans le sens circonférentiel, ce qui amoindrit considérablement la tenue mécanique circonférentielle de la manche d'entrée d'air. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un carter de soufflante dont la bride permet le démontage des équipements du moteur sans avoir à retirer au préalable la manche d'entrée d'air, la fixation des équipements sur cette bride ne nécessitant pas la réalisation de festonnages sur la bride correspondante de la manche d'entrée d'air. Ce but est atteint grâce à un carter de soufflante pour moteur à turbine à gaz, comprenant une partie sensiblement cylindrique qui se termine à une extrémité par une bride annulaire réalisée en matériau composite, et dans lequel, conformément à l'invention, la bride comprend au moins un lamage sur une partie de son épaisseur et au moins une vis de fixation d'équipements traversant la bride de part en part selon la direction axiale, la vis de fixation d'équipements ayant une tête qui présente un plat destiné à venir en appui plan contre un rebord du lamage et une tige formant un goujon pour la fixation d'équipements sur le carter. La tige de la vis de fixation d'équipements forme un goujon sur lequel peut être fixé un équipement du moteur. Le montage et le démontage de cet équipement peut ainsi s'effectuer sans avoir au préalable à démonter la vis de la bride. De la sorte, il n'est pas nécessaire d'usiner des festonnages dans la bride correspondante de la manche d'entrée d'air pour permettre cette opération de démontage. Lorsque la manche d'entrée d'air est réalisée en matériau composite, sa tenue mécanique circonférentielle ne s'en trouve donc pas altérée et un démontage de l'équipement peut être effectué sans avoir au préalable à démonter la manche d'entrée d'air. De plus, le lamage de la bride du carter de soufflante n'est réalisé que sur une partie de son épaisseur. Il en résulte une faible 35 dégradation de la tenue mécanique circonférentielle du carter de soufflante. Notamment, l'application d'efforts tangentiels sur la liaison entre le carter de soufflante et la manche d'entrée d'air engendre un glissement des brides l'une par rapport à l'autre. Il a été constaté que la présence du lamage sur la bride du carter de soufflante (par rapport à une bride sans lamage) n'augmentait que très faiblement ce glissement, cette augmentation restant dans des proportions tout à fait acceptables. De préférence, la bride est obtenue à partir d'un renfort fibreux formé d'au moins deux couches superposées d'une texture fibreuse, l'épaisseur du lamage correspondant étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une couche de texture fibreuse. Un lamage sur une seule épaisseur de couche de texture fibreuse permet de conserver intactes les autres couches de texture fibreuse, ce qui limite davantage la dégradation de la tenue mécanique circonférentielle du carter de soufflante. De préférence également, le lamage est formé sur une face extérieure de la bride et est débouchant au niveau d'une extrémité libre de celle-ci. Le carter de soufflante peut comprendre en outre un écrou serré sur la tige de la vis de fixation d'équipements pour la maintenir sur la bride. Une rondelle est de préférence interposée entre l'écrou et la bride. L'invention a également pour objet un carter pour moteur à turbine à gaz, comprenant un carter de soufflante tel que défini précédemment et une manche d'entrée d'air ayant une partie sensiblement cylindrique qui se termine à une extrémité par une bride annulaire, la manche d'entrée d'air étant fixée sur le carter de soufflante par l'intermédiaire de systèmes à vis/écrou traversant les brides respectives du carter de soufflante et de la manche d'entrée d'air. Au moins la bride de la manche d'entrée d'air peut être réalisée en matériau composite. Les systèmes à vis/écrou sont avantageusement espacés circonférentiellement des vis de fixation d'équipements. Les systèmes à vis/écrou peuvent être destinés à être insérés dans les brides respectives du carter de soufflante et de la manche d'entrée d'air de l'aval vers l'amont, et les vis de fixation d'équipements être destinées à être insérées dans la bride du carter de soufflante de l'amont vers l'aval. L'invention a encore pour objet un moteur aéronautique à turbine à gaz ayant un carter tel que défini précédemment. 2 9865 82 4 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout 5 caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue en perspective d'un carter conforme à l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe de la figure 1, respectivement selon les plans de coupe II et III ; et 10 - la figure 4 illustre une variante de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention La figure 1 représente un carter 10 à l'intérieur duquel peut être logé un moteur aéronautique à turbine à gaz (non représenté). 15 Le carter 10 comprend plusieurs éléments ; à savoir notamment une manche d'entrée d'air 100 disposé en entrée du moteur et un carter de soufflante 200 disposé en aval de la manche d'entrée d'air (dans le sens d'écoulement du flux gazeux traversant le moteur). Chacun de ces éléments comprend une partie sensiblement cylindrique, respectivement 20 102, 202, qui est centrée sur un axe longitudinal X-X du moteur. La surface intérieure de la partie cylindrique 102 de la manche d'entrée d'air 100 définit la veine d'entrée d'air dans le moteur. Quant à la surface intérieure de la partie cylindrique 202 du carter de soufflante, elle est destinée à entourer le sommet des aubes de la soufflante du moteur 25 et incorpore ou supporte un bouclier de rétention (non représenté). A son extrémité aval, la partie cylindrique 102 de la manche d'entrée 100 se termine par une bride annulaire 104. De même, la partie cylindrique du carter de soufflante se termine, à son extrémité aval par une bride annulaire aval 204, et à son extrémité amont par une bride 30 annulaire amont 206. Le carter de soufflante 200 est réalisée en matériau composite par un procédé consistant essentiellement à former un renfort fibreux avec des parties de renfort correspondant aux brides 204, 206 à partir de couches superposées d'une texture fibreuse et à densifier le renfort 35 fibreux par une matrice. Le renfort est en fibres par exemple de carbone, verre, aramide ou céramique et la matrice est en polymère, par exemple époxide, bismaléimide ou polyimide. A cet effet, comme décrit par exemple dans le document EP 1,961,923, la texture fibreuse est réalisée par tissage tridimensionnel et est enroulée en plusieurs couches superposées sur un mandrin de profil correspondant à celui du carter à fabriquer, l'enroulement de la texture tissée permettant de disposer de fils enroulés en direction circonférentielle contribuant ainsi aux propriétés structurales désirées du carter de soufflante. De préférence, le renfort fibreux destiné à constituer le carter de soufflante 200 est formé de quatre couches 208 (ou plis) superposées de texture fibreuse (figures 2 et 3). La manche d'entrée d'air 100 peut également être réalisée en matériau composite à l'aide d'un procédé de fabrication identique à celui décrit pour la fabrication du carter de soufflante. Alternativement, la manche d'entrée d'air peut être réalisée en matériau métallique, par exemple en aluminium. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la manche d'entrée d'air 100 est fixée sur le carter de soufflante 200 par l'intermédiaire d'une pluralité de systèmes à vis/écrou 12 qui traversent la bride amont 206 du carter de soufflante et la bride 104 de la manche d'entrée d'air. Ces systèmes à vis/écrou 12 sont de préférence régulièrement répartis sur toute la circonférence du carter. Par ailleurs, ils peuvent être insérés dans les brides 104, 206 en les traversant de l'aval vers l'amont. Par ailleurs, comme représenté notamment sur la figure 3, il est prévu des moyens pour fixer des équipements sur le carter de soufflante, ces équipements pouvant être démontés sans avoir au préalable à déposer la manche d'entrée d'air. A cet effet, la bride amont 206 du carter de soufflante 30 comprend au moins un lamage 210 formé sur une partie de son épaisseur et au moins une vis 212 de fixation d'équipements traversant la bride de part en part selon la direction axiale. Le ou les lamages 210 sont de préférence formés sur une face extérieure de la bride amont du carter de soufflante (c'est-à-dire du côté 35 amont de celle-ci) et est débouchant au niveau d'une extrémité libre de celle-ci. Chaque vis 212 possède une tête 214 qui présente un plat 216 destiné à venir en appui plan contre un rebord 218 du lamage correspondant 210 et une tige 220. Cet appui plan permet d'assurer un blocage en rotation de la vis dans la bride amont du carter de soufflante. Quant au maintien axial de la vis sur la bride amont du carter de soufflante, il est assuré par serrage d'un écrou 222 sur la tige 220 de la vis. Une rondelle 224 peut être interposée entre l'écrou 222 et la bride amont 206 afin d'éviter d'endommager le matériau composite lors du serrage de l'écrou sur la tige 220. La tige 220 de la vis 212 forme un ainsi goujon pour la fixation d'équipements du moteur sur le carter de soufflante. Notamment, l'extrémité libre de cette tige 220 dépasse de la bride amont 206 du carter de soufflante vers l'aval. Elle peut être en partie filetée pour permettre une fixation par vissage d'un équipement du moteur sur le carter de soufflante. Contrairement aux systèmes à vis/écrou 12, les vis 212 de fixation d'équipements sont de préférence insérées dans la bride amont 206 du carter de soufflante de l'amont vers l'aval, cette mise en place des vis devant être effectuée avant le montage de la manche d'entrée d'air sur le carter de soufflante. Selon une disposition avantageuse, l'épaisseur du ou des lamages 210 réalisés sur la bride amont du carter de soufflante est sensiblement égale à l'épaisseur d'une couche 208 de texture fibreuse. Par exemple, dans le cas d'un renfort fibreux formé de quatre couches 208 superposées de texture fibreuse, seule la couche extérieure (c'est-à-dire celle du côté amont) peut être usinée pour y former un ou plusieurs lamages, les autres couches restant intactes. Ces couches de texture fibreuse ayant typiquement chacune une épaisseur de l'ordre de 3mm environ, une tête 214 de vis ayant une épaisseur de l'ordre de 2,5mm environ pourra être utilisée de sorte à éviter que les vis gênent le montage de la manche d'entrée d'air sur le carter de soufflante. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, chaque lamage 210 réalisé dans la bride amont 206 du carter de soufflante est formé pour recevoir trois vis 212 de fixation d'équipements. 2 9865 82 7 Bien entendu, une configuration différente pourra être envisagée. Ainsi, dans un autre exemple de réalisation représenté sur la figure 4, chaque vis 212 de fixation d'équipements possède son propre lamage 210. 5 De plus, dans ces deux exemples de réalisation des figures 1 à 3, les vis 212 de fixation d'équipements sont regroupées trois par trois, chaque groupe de vis étant positionné circonférentiellement entre deux systèmes à vis/écrou 12. Bien entendu également, d'autres dispositions peuvent être envisagées en fonction notamment des besoins de fixation 10 des équipements sur le carter de soufflante. REVENDICATIONS1. Carter de soufflante (200) pour moteur à turbine à gaz, comprenant une partie sensiblement cylindrique (202) qui se termine à une extrémité par une bride annulaire (206) réalisée en matériau composite, caractérisé en ce que la bride comprend au moins un lamage (210) sur une partie de son épaisseur et au moins une vis (212) de fixation d'équipements traversant la bride de part en part selon la direction axiale, la vis de fixation d'équipements ayant une tête (214) qui présente un plat (216) destiné à venir en appui plan contre un rebord (218) du lamage et une tige (220) formant un goujon pour la fixation d'équipements sur le carter. 2. Carter de soufflante selon la revendication 1, dans lequel la bride (206) est obtenue à partir d'un renfort fibreux formé d'au moins deux couches (208) superposées d'une texture fibreuse, l'épaisseur du lamage (210) correspondant étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une couche de texture fibreuse. 3. Carter de soufflante selon la revendication 2, dans lequel le lamage (210) est formé sur une face extérieure de la bride et est débouchant au niveau d'une extrémité libre de celle-ci. 4. Carter de soufflante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un écrou (222) serré sur la tige (220) de la vis (212) de fixation d'équipements pour la maintenir sur la bride. 5. Carter de soufflante selon la revendication 4, comprenant en outre une rondelle (224) interposée entre l'écrou (222) et la bride (206). 6. Carter (10) pour moteur à turbine à gaz, comprenant un carter de soufflante (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et une manche d'entrée d'air (100) ayant une partie sensiblement cylindrique (102) qui se termine à une extrémité par une bride annulaire (104), la manche d'entrée d'air étant fixée sur le carter de soufflante parl'intermédiaire de systèmes à vis/écrou (12) traversant les brides respectives du carter de soufflante et de la manche d'entrée d'air. 7. Carter selon la revendication 6, dans lequel au moins la bride 5 (104) de la manche d'entrée d'air (100) est réalisée en matériau composite. 8. Carter selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel les systèmes à vis/écrou (12) sont espacés circonférentiellement des vis (212) 10 de fixation d'équipements. 9. Carter selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les systèmes à vis/écrou (12) sont destinés à être insérés dans les brides respectives du carter de soufflante et de la manche d'entrée d'air 15 de l'aval vers l'amont, et les vis (212) de fixation d'équipements sont destinées à être insérées dans la bride du carter de soufflante de l'amont vers l'aval. 10. Moteur aéronautique à turbine à gaz ayant un carter (10) 20 selon l'une quelconque des revendications 6 à 9.