Brevet FR3028574A1 — publié le 20160520

DISQUE AUBAGÉ MONOBLOC POUR SOUFFLANTE DE TURBOMACHINE COMPORTANT UN ÉVIDEMENT AMONT ET OU AVAL CONFÉRANT UNE PLUS GRANDE FLEXIBILITÉ À SES AUBES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un disque de soufflante d'un moteur de type turboréacteur, ce disque étant du type aubagé monobloc, c'est-à-dire qu'il comporte un moyeu et des aubes formant une pièce unique indissociable. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un moteur de type turboréacteur à double flux 1 tel que celui de la figure 1, comporte une manche d'entrée 2 dans laquelle est admis l'air avant d'être aspiré par les pales d'une soufflante 3. Après avoir passé la région de la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central et un flux secondaire qui entoure le flux primaire. Le flux d'air primaire traverse ensuite un compresseur basse pression 4 situé immédiatement après la soufflante 3 alors que le flux secondaire est propulsé vers l'arrière pour directement générer une poussée additionnelle en étant soufflé autour du flux primaire. Le flux primaire traverse ensuite un compresseur haute pression 6, avant d'atteindre une chambre 7 où a lieu sa combustion, après injection et vaporisation d'un carburant. Après combustion, ce flux primaire se détend dans une turbine haute pression 8 puis dans une turbine basse pression pour entrainer en rotation les étages de compression et la soufflante, avant d'être expulsé vers l'arrière du moteur pour générer une poussée. Chaque turbine et chaque compresseur comporte une succession d'étages comportant chacun une série d'aubes orientées radialement et régulièrement espacées autour d'un arbre de rotation du moteur. Cet arbre central ou rotor qui s'étend selon un axe longitudinal AX porte les éléments rotatifs de la turbine ainsi que les éléments rotatifs du compresseur et de la soufflante. 3028574 2 Les aubes de la soufflante peuvent être des éléments rapportés sur un disque, appelé disque de soufflante qui est d'abord fixé par exemple par liaison cannelée à l'arbre du moteur. Après fixation du disque, les aubes sont emboîtées par l'avant du disque en étant engagées dans des rainures longitudinales réalisées en périphérie du 5 disque et qui sont appelées alvéoles. Dans le cas d'une soufflante à disque aubagé monobloc, la série d'aubes de la soufflante est portée par un moyeu en formant avec celui-ci une pièce unique et indissociable. Une partie d'un tel disque aubagé monobloc, correspondant à un 10 secteur angulaire autour de l'axe AX, représentée schématiquement dans la figure 2 en y étant repérée par 11. Le moyeu 12 de ce disque monobloc aubagé est relié aux aubes 3 au niveau de régions repérées par 13 correspondant aux parties basses de ces aubes. En cas d'ingestion par le turboréacteur d'un corps étranger, celui-ci heurte en premier lieu un ensemble de pales de la soufflante, donnant lieu à une 15 sollicitation mécanique susceptible de conduire à la dégradation d'une ou plusieurs pales, voire à un arrachement de pale. Dans le cas d'un disque aubagé monobloc, comme dans le cas de la figure 2, l'ingestion d'un corps étranger donne lieu à une concentration de contraintes mécanique qui est maximale au niveau de la base 13 des pales heurtées, c'est-à-dire au 20 niveau de la jonction de chacune de ces pales 3 avec le moyeu 12. Cette situation est due au fait que la structure monobloc donne lieu à une plus grande rigidité des pales 3 au niveau de leur liaison 13 avec le moyeu 12 formant disque. Ceci tend à accroître la contrainte mécanique lorsque les pales 3 sont fortement sollicitées en flexion, ce qui est le cas lors de l'ingestion d'un corps étranger. C'est cette 25 concentration de contrainte en bas de pale qui est susceptible de conduire à un arrachement. Le but de l'invention est de proposer une solution pour réduire le niveau de contrainte en base de pale en particulier en cas d'ingestion de corps étranger. 3028574 3 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un disque aubagé monobloc de soufflante pour turbomachine telle qu'un turboréacteur, ce disque aubagé monobloc comprenant un moyeu ayant une forme générale de révolution autour d'un axe de rotation, ce moyeu 5 comprenant une face périphérique externe se prolongeant radialement vers l'axe de rotation en une face amont et une face aval qui ont toutes deux des formes de couronnes, ce moyeu portant des pales comportant chacune une base par laquelle elle est raccordée à la face périphérique externe ainsi qu'un bord d'attaque et un bord de fuite qui sont orientés radialement, caractérisé en ce que la face amont et la face aval 10 sont espacées l'une de l'autre d'une longueur inférieure à la distance séparant le bord d'attaque et le bord de fuite de chaque pale le long de l'axe de rotation. L'ancrage des pales dans le moyeu du disque aubagé monobloc a ainsi une longueur réduite pour lui conférer une plus grande flexibilité autour de l'axe de rotation et autour d'un axe radial afin de faciliter l'absorption d'énergie résultant d'un 15 choc. Cet agencement permet ainsi de réduire significativement les contraintes au niveau de la base des pales sans modifier leur géométrie vis-à-vis de l'écoulement de fluide dans le réacteur en fonctionnement. L'invention concerne également un disque aubagé ainsi défini, dans lequel la face amont du moyeu est située le long de l'axe de rotation entre les bords 20 d'attaque des pales et les bords de fuite des pales, et dans lequel chaque pale comporte du côté de son bord d'attaque un prolongement vers l'axe de rotation par lequel elle est raccordée à la face amont. L'invention concerne également un disque aubagé ainsi défini, dans lequel la face aval du moyeu est située le long de l'axe de rotation entre les bords 25 d'attaque des pales et les bords de fuite des pales, et dans lequel chaque pale comporte du côté de son bord de fuite un prolongement vers l'axe de rotation par lequel elle est raccordée à la face aval. L'invention concerne également un disque aubagé ainsi défini, dans lequel le rapport de la longueur séparant le bord d'attaque de la pale et la face amont du 3028574 4 moyeu divisée par la longueur séparant le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. L'invention concerne également un disque aubagé ainsi défini, dans lequel le rapport de la longueur séparant le bord de fuite de la pale et la face aval du 5 moyeu divisée par la longueur séparant le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. L'invention concerne également un disque aubagé ainsi défini, dans lequel le rapport de la somme de la longueur séparant le bord d'attaque de la pale et la face amont du moyeu et de la longueur séparant le bord de fuite de la pale et la face aval 10 du moyeu, divisée par la longueur séparant le bord d'attaque du bord de fuite de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. L'invention concerne également une soufflante de turbomachine comprenant un disque aubagé ainsi défini. L'invention concerne également un moteur de réacteur, comprenant un 15 disque aubagé monobloc ainsi défini. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue d'ensemble d'un turboréacteur représenté en coupe longitudinale ; La figure 2 est une vue partielle d'un disque aubagé monobloc selon 20 l'Etat de la technique montrant un secteur angulaire de ce disque monobloc comprenant deux pales ; La figure 3 est une vue partielle de trois quarts avant d'un disque aubagé monobloc selon l'invention montrant un secteur angulaire de ce disque monobloc comportant deux pales ; 25 La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un disque aubagé selon l'invention montrant une de ses pales et la moitié du moyeu portant cette pale ; La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un disque aubagé selon l'invention comportant des pales pourvues de prolongements vers les faces amont et aval du moyeu ; 3028574 5 La figure 6 est une vue partielle de trois quarts arrière d'un disque aubagé monobloc selon l'invention montrant un secteur angulaire de ce disque monobloc comportant deux pales qui sont pourvues de prolongements vers la face aval du moyeu ; La figure 7 est une vue partielle de trois quarts avant d'un disque 5 aubagé monobloc selon l'invention montrant un secteur angulaire de ce disque monobloc comprenant deux pales qui sont pourvues de prolongements vers la face aval du moyeu. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le disque aubagé monobloc selon l'invention qui est partiellement 10 représenté en figure 3 en y étant repéré par 14 comporte un moyeu ou jante 16 correspondant à sa portion centrale, et qui porte une série de pales. Les bases de deux de ces pales sont visibles dans la figure 3 en y étant repérées par 17. Le moyeu 16 qui a une forme généralement annulaire s'étendant autour de son axe de rotation AX, forme un tout avec les aubes 17 qu'il porte, c'est-à-dire une 15 pièce unique issue d'un même processus de fabrication tel qu'un processus de fraisage tridimensionnel. Le moyeu 16 du disque aubagé monobloc 14 comporte une face périphérique externe 18 ayant une forme générale de révolution autour de l'axe AX, qui est ici tronconique, et dont partent les bases de chacune des aubes 17, qui sont espacées 20 les unes des autre autour de l'axe de rotation AX. Cette face périphérique externe 18 se prolonge en amont radialement vers l'axe AX en une face amont 19 en forme de couronne, et elle se prolonge en aval radialement vers l'axe AX en une face aval 21 également en forme de couronne. Les faces amont et aval ont des formes de couronnes sensiblement planes centrées sur l'axe AX et 25 orientées perpendiculairement à cet axe. Chaque aube comporte un bord d'attaque 22 et un bord de fuite 23, les bords d'attaque étant ceux situés en amont pour faire face au flux d'air incident, alors que les bords de fuite sont en aval des bords d'attaque par rapport au flux d'air traversant le réacteur. 3028574 6 Comme visible dans ces figures 3 à 5, le moyeu 16 est évidé au niveau de sa portion amont et de sa portion aval, de sorte que la face amont 19 et la face aval 21 sont déportées vers la région centrale par rapport aux bords d'attaque 22 et aux bords de fuite 23 des pales. 5 Chaque pale est raccordée par sa base à la surface périphérique externe 18 du moyeu, mais cette surface périphérique externe 18 est plus courte que les pales le long de l'axe AX : la longueur séparant la face amont et la face aval est inférieure à la longueur ou corde des pales projetée sur l'axe AX. La pale peut ainsi être agencée pour dépasser du côté de son bord 10 d'attaque 22 d'une longueur L1 séparant ce bord d'attaque de la face amont 19, cette longueur L1 correspondant ainsi à la longueur de l'évidement amont du moyeu 18. Si l'on note L2 la longueur séparant le bord d'attaque 22 et le bord de fuite 23 de la pale dans la région de la face externe du moyeu 18, les proportions de la pale vérifient avantageusement le critère 0,2 REVENDICATIONS1. Disque aubagé monobloc (14) de soufflante pour turbomachine telle qu'un turboréacteur, ce disque aubagé monobloc (14) comprenant un moyeu (16) ayant une forme générale de révolution autour d'un axe de rotation (AX), ce moyeu (16) comprenant une face périphérique externe (18) se prolongeant radialement vers l'axe de rotation (AX) en une face amont (19) et une face aval (21) qui ont toutes deux des formes de couronnes, ce moyeu (16) portant des pales (17) comportant chacune une base par laquelle elle est raccordée à la face périphérique externe (18) ainsi qu'un bord d'attaque (22) et un bord de fuite (23) qui sont orientés radialement, caractérisé en ce que la face amont (19) et la face aval (21) sont espacées l'une de l'autre (AX) d'une longueur inférieure à la distance séparant le bord d'attaque (22) et le bord de fuite (23) de chaque pale le long de l'axe de rotation. 2. Disque aubagé selon la revendication 1, dans lequel la face amont (19) du moyeu (16) est située le long de l'axe de rotation (AX) entre les bords d'attaque (22) des pales et les bords de fuite (23) des pales, et dans lequel chaque pale (17) comporte du côté de son bord d'attaque (22) un prolongement vers l'axe de rotation (AX) par lequel elle est raccordée à la face amont (19). 3. Disque aubagé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la face aval (21) du moyeu (16) est située le long de l'axe de rotation (AX) entre les bords d'attaque (22) des pales et les bords de fuite (23) des pales, et dans lequel chaque pale (17) comporte du côté de son bord de fuite (23) un prolongement (P) vers l'axe de rotation (AX) par lequel elle est raccordée à la face aval (21). 4. Disque aubagé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport (L1/L2) de la longueur (L1) séparant le bord d'attaque (22) de la pale et la face amont (19) du moyeu (16) divisée par la longueur (L2) séparant le bord d'attaque (22) et le bord de fuite (23) de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. 3028574 S 57080 FR EBL 10 5. Disque aubagé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport (L1'/L2) de la longueur (L1') séparant le bord de fuite (23) de la pale et la face aval (21) du moyeu (16) divisée par la longueur (L2) séparant le bord d'attaque (22) et le bord 5 de fuite (23) de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. 6. Disque aubagé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport de la somme de la longueur (L1) séparant le bord d'attaque (22) de la pale et la face amont (19) du moyeu et de la longueur (L1') séparant le bord de fuite (23) de la pale 10 et la face aval (21) du moyeu, divisée par la longueur (L2) séparant le bord d'attaque (22) du bord de fuite (23) de la pale, est compris entre deux dixièmes et quatre dixièmes. 7. Soufflante de turbomachine comprenant un disque selon l'une des revendications 1 à 6. 15 8. Moteur d'aéronef de type turboréacteur, comprenant un disque aubagé monobloc selon l'une des revendications 1 à 6.