Brevet FR3015553A1 — publié le 20150626

AUBE COMPRENANT UNE ECHASSE, MUNIE D'UNE SEULE PORTION EN DEPRESSION DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est une aube comprenant une échasse munie d'une portion en dépression d'un seul côté. Cette aube, qui peut être une aube de compresseur de turbomachine, comprend une pale extérieure soumise aux forces aérodynamiques, et un pied retenu dans un disque tournant ; le pied comprend une plate-forme affleurant à la surface du disque et de laquelle s'élève la pale, un bulbe retenant l'aube contre les forces centrifuges et retenu dans un élargissement d'une rainure du disque, et une échasse joignant le bulbe à la plate-forme, et logée dans une partie principale de la rainure. On a parfois creusé des portions en dépression sur les faces principales ou latérales de l'échasse afin d'alléger l'aube. Des inconvénients, tels des accroissements locaux des contraintes statiques et une altération de la fréquence des modes de flexion, ont toutefois été constatés par rapport aux aubes dont les échasses sont dépourvues de dépression. Dans la demande de brevet français 12 60527, on avait entrepris de diminuer ces inconvénients et de rapprocher le comportement de l'aube pourvue de portions en dépression de celui d'une aube aux échasses parfaitement planes, en choisissant des portions en dépression dissymétriques, notamment quant à la profondeur. Cette demande précise nettement que les portions en dépression sont établies sur les deux côtés principaux de l'échasse. Le document US 5 435 694 A décrit une aube où l'échasse se joint à la plate-forme ou au bulbe par des filets, qui sont des moulures à section légèrement concave, afin de diminuer les contraintes subies par l'aube en service. Des portions légèrement en dépression sont ajoutées pour renforcer cet effet, en diminuant les concentrations de contraintes aux alentours des filets. Ces portions en dépression sont définies par deux rayons de courbure successifs et sont superficielles. Il semble qu'elles soient prévues sur les deux côtés de l'échasse. On ne cherche à alléger l'aube au moyen ni de ces portions en dépression ni des fils. Le sujet de l'invention est une aube allégée, conçue pour minimiser les dégradations des performances aéromécaniques, en particulier en ce qui concerne les concentrations de contraintes et la fréquence des modes de flexion. Selon l'invention, l'une des faces principales de l'échasse est essentiellement plane ou curviligne -en tout cas à surface régulière sans relief- alors que l'autre des faces principales est muni d'une portion en dépression, s'étendant sur une profondeur d'au moins 25 %, et avantageusement d'au moins 35 %, d'une épaisseur de l'échasse, entre les faces principales. La dégradation des performances obtenues sur l'aube est alors nettement moins importante qu'avec des portions en dépression réparties symétriquement des deux côtés de l'échasse, ou même qu'avec les portions en dépression opposées et modérément dissymétriques envisagées dans la demande FR 12 60527. En effet, la planéité maintenue sur une des faces principales accroît la rigidité de l'aube à l'égard des déformations de flexion et évite d'introduire des concentrations de contrainte d'un côté : on peut donc envisager de disposer la dépression du côté où les concentrations de contrainte sont le moins à redouter, c'est-à-dire le côté le moins chargé dans les situations critiques à envisager, comme la perte d'une aube, afin d'obtenir une répartition globalement satisfaisante sur l'aube en n'affaiblissant pas l'autre côté. Selon divers perfectionnements optionnels, la portion en dépression a un fond essentiellement plat ou curviligne (parallèle à la face principale, et donc à profondeur uniforme), entouré d'une bordure incurvée, se raccordant au fond sans former d'angle, afin d'obtenir un bon allégement sans favoriser de concentrations de contrainte au pourtour de la portion ; où elle est limitée par des côtés rectilignes joints par des raccords curvilignes. L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures suivantes : - la figure 1 est une vue générale de l'aube en direction angulaire ; et - la figure 2 est une vue du pied d'aube en direction axiale. La figure 1 représente une aube conforme à l'invention, pourvue d'une pale 1 à l'extérieur et d'un pied 2 engagé dans le disque 3 tournant, le pied 2 comprenant une plate-forme 4 jointe à la pale 1, un bulbe 5 opposé à la plate-forme 4, et une échasse 6, joignant les deux précédents. La plate-forme 4 étant conique, l'échasse 6 est trapézoïdale. L'échasse 6 comporte deux faces principales 7 et 8 opposées, représentées à la figure 2, donnant sur les côtés d'intrados et d'extrados de l'aube. La face principale 7 est plane, mais la face principale 8 est munie d'une portion en dépression 10, prenant un fond 12 plat et une bordure 14 reliant le fond 12 à la face principale 8. La bordure 14 se raccorde au fond 12 sans former d'angle vif, mais avec un arrondi progressif. La portion en dépression 10 est de forme trapézoïdale, comme la figure 1 la représente, avec un premier côté longitudinal 15, proche du bulbe 5 et parallèle à sa jonction à l'échasse 6, un second côté longitudinal 16 proche de la plate-forme 4 et parallèle au raccordement entre elle et l'échasse 6, et deux autres côtés 17 et 18, raccordant les précédents entre eux et curvilignes au moins à leurs extrémités. La portion en dépression 10 peut être présente selon le cas du côté de l'intrados ou de l'extrados de l'aube. En recourant à une dépression d'un seul côté de l'échasse 6, le gain de masse est assuré tout en minimisant l'effet sur le comportement aérodynamique et mécanique de l'aube : la contrainte statique, la position du premier mode de flexion et la réponse du premier mode de flexion sous sollicitation importante, sont améliorées par rapport à une aube comprenant, à allégement égal, des portions en dépression des deux côtés. Par rapport à une telle aube comprenant deux portions en dépression, on a observé, dans une conception conforme à l'invention, où l'épaisseur de l'échasse 6 (distance entre les deux faces principales 7 et 8) était de 15,4 mm et la portion en dépression avait une profondeur de 5,4 mm, une contrainte statique en sortie de l'aube, sur ses portées de contact avec le disque 3, diminuée de 5 % dans la zone la plus chargée par rapport à une aube présentant des dépressions des deux côtés et un allégement semblable ; et pour un premier mode de flexion, les déformations mesurées dans l'échasse 6 étaient diminuées de 30 % suite à des sollicitations importantes telles que du flottement (instabilité due à l'interaction du fluide avec la structure des pales 1 qui a pour effet d'amplifier les vibration des aubes), les ingestions de corps étranger ou une perte de pale 1. On peut donc espérer une meilleure résistance, ou une résistance plus longue en cas de fatigue, du pied 2, et une meilleure tenue des pales 1 à l'égard des vibrations. Il est à ajouter que la fréquence du mode de flexion n'est pas modifiée par la concentration de l'allégement d'un seul côté, de sorte que l'invention n'oblige pas à optimiser une nouvelle fois l'aube en ce qui concerne ces fréquences, une fois que l'optimisation a été faite pour des aubes aux échasses évidées des deux côtés. Les mêmes considérations sont applicables à des échasses d'aube dont les faces principales seraient curvilignes au lieu d'être planes : la portion en dépression serait encore située sur une seule de ses faces principales et serait dimensionnée de la même façon. REVENDICATIONS1) Aube, notamment de compresseur, comprenant une pale (1) et d'un pied (2), le pied comprenant successivement, en s'éloignant de la pale, une plate-forme (4) jointe à une échasse (6) et un bulbe (5), l'échasse (6) comprenant deux faces principales (7, 8) parallèles, caractérisée en ce que l'une des faces principales (7) est sensiblement plane ou curviligne, alors que l'autre des faces principales est munie d'une portion en dépression (20) s'étendant sur une profondeur d'au moins 25 % d'une épaisseur de l'échasse entre les faces principales. 2) Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion en dépression s'étend sur au moins 35 % de l'épaisseur de l'échasse. 3) Aube selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la portion en dépression a un fond (12) sensiblement plat ou curviligne entouré d'une bordure (14) incurvée se raccordant au fond sans former d'angle. 4) Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la portion en dépression est limitée par des côtés rectilignes joints par des raccords curvilignes.