Brevet FR3066531A1 — publié le 20181123

Aube en matériau composite et à plateforme intégrée pour une turbomachine d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne notamment une aube en matériau composite et à plateforme intégrée pour une turbomachine d'aéronef, ainsi qu'un procédé d'assemblage d'une roue de turbomachine d'aéronef. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment les documents EP-A1-1 526 10 285, WO-A2-2013/104852, WO-A1-2014/076408 et FR-A1-3 037 097. La réalisation d'aubes en matériau composite pour des turbomachines a déjà été proposée. On pourra se référer par exemple au document EP-A1-1 526 285 qui décrit la fabrication d'une aube de soufflante par réalisation d'une préforme fibreuse par tissage 15 tridimensionnel et densification de la préforme par une matrice organique. Par ailleurs, une soufflante de turbomachine comprend des plateformes qui sont disposées entre les aubes afin de délimiter, du côté intérieur, la veine annulaire d'entrée d'air dans la soufflante, cette veine étant délimitée du côté extérieur par un carter. Ces plateformes peuvent 20 être rapportées séparément ou être intégrées directement à la base des aubes de soufflante, entre l'échasse prolongeant leur pied et la pale de celles-ci. L'invention s'intéresse plus particulièrement aux aubes appartenant à cette seconde catégorie, c'est-à-dire à plateformes intégrées. 25 Une aube 10 à plateforme intégrée, telle que celle représentée à la figure 1, comprend ainsi un pied 12 relié à une pale 16 en ayant une plateforme 14 à la liaison entre le pied et la pale. Le pied 12 a une forme générale allongée le long d'un axe d'allongement A, qui peut être incurvé. La pale 16 a en section une forme incurvée et comporte un intrados 18 (ou 30 profil concave) et un extrados 20 (ou profil convexe). La plateforme 14 comporte deux portions 14a, 14b s'étendant respectivement du côté de 3066531 2 l'intrados et de l'extrados de la pale. Les portions 14a, 14b de plateforme comportent chacune un bord longitudinal libre 14aa, 14ba qui est droit ou incurvé et qui est destiné à avoir une forme complémentaire au bord longitudinal libre en regard d'une aube adjacente, afin de garantir une 5 étanchéité de la veine du côté intérieur. Comme cela est visible à la figure 1, la largeur L d'une portion 14a de plateforme 14 (ou la distance entre le bord libre de la plateforme 14 et la pale 16) peut varier le long de l'axe d'allongement A du pied 12, et peut être différente de la largeur L' de l'autre portion 14b de plateforme. Ces largeurs L, L' sont mesurées sensiblement dans des plans perpendiculaires à l'axe d'allongement A précité, et coupant la plateforme 14. Une aube de ce type est montée sur un disque par emmanchement de son pied dans une alvéole de forme complémentaire de la périphérie du disque. En fonctionnement, la roue formée par le disque et ses aubes est déplacée en rotation autour de son axe et les aubes sont soumises notamment à des efforts centrifuges. Le dimensionnement de la plateforme intégrée à chaque aube doit tenir compte de spécifications en termes de déplacement radial (par rapport à l'axe de rotation de la roue) sous efforts centrifuges pour respecter les critères aérodynamiques. Le déplacement radial côté intrados et extrados doit être limité. De plus, pour assurer une continuité de veine, les déplacements radiaux côté intrados doivent être du même ordre de grandeur que les déplacements radiaux côté extrados pour éviter la formation de jeux ou de marches pouvant perturber l'écoulement entre les plateformes. Cependant, dans la technique actuelle, une plateforme intégrée ne permet pas de respecter les spécifications de déplacements. Dans les portions 14a, 14b précitées de la plateforme 14, les parties Z (figure 2) de plus grande largeur et donc de plus grand porte-à-faux sont soumises à des déplacements importants lorsque l'aube est soumise aux efforts centrifuges (figure 2). 3066531 3 La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet une aube en matériau composite et à 5 plateforme intégrée pour une turbomachine d'aéronef, comprenant un pied relié à une pale en ayant une plateforme à la liaison entre le pied et la pale, ledit pied ayant une forme générale allongée le long d'un axe d'allongement, ladite pale ayant en section une forme incurvée et comportant un intrados et un extrados, ladite plateforme comportant une 10 première portion s'étendant du côté de l'intrados de la pale et comportant un premier bord longitudinal libre et un second bord longitudinal opposé de liaison au reste de l'aube, ladite plateforme comportant une seconde portion s'étendant du côté de l'extrados de la pale et comportant un troisième bord longitudinal libre et un quatrième bord longitudinal opposé 15 de liaison au reste de l'aube, caractérisée en ce que : - ledit premier bord longitudinal libre est incurvé concave et ledit troisième bord longitudinal libre est incurvé convexe, et - pour tout plan perpendiculaire audit axe d'allongement et coupant ladite plateforme, la distance entre lesdits premier et second bords, d'une part, et 20 la distance entre lesdits troisième et quatrième bords, d'autre part, sont identiques dans le plan considéré. L'invention permet de supprimer les parties Z de la technique antérieure de plus grande largeur, qui n'ont pas de contreparties de même largeur sur l'autre côté de l'aube. En effet, les portions latérales de chaque 25 plateforme sont conçues pour avoir des largeurs égales dans chacun des plans précités, c'est-à-dire sur toute leur longueur (le long de l'axe d'allongement) et être ainsi soumises aux mêmes contraintes de déformations sous efforts centrifuges. Naturellement, la largeur d'une portion de plateforme peut varier le long de l'axe d'allongement, cette 30 variation étant toutefois toujours la même que celle de l'autre portion de plateforme. 3066531 4 L'aube selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit pied a en section une forme sensiblement en queue d'aronde, 5 - l'aube comprend une base fibreuse tissée et noyée dans une résine polymérisée, - lesdites première et seconde portions de plateforme comprennent chacune au moins une couche de fibres. La présente invention concerne également une roue de 10 turbomachine d'aéronef, comportant un disque et une pluralité d'aubes telles que décrites ci-dessus, dont les pieds sont emmanchés dans des alvéoles de forme complémentaire ménagées dans le disque. La présente invention concerne encore un procédé d'assemblage d'une roue telle que décrite précédemment, chaque aube étant montée 15 individuellement par emmanchement de son pied dans une des alvéoles du disque, par déplacement du pied dans l'alvéole, d'une part le long d'un axe de rotation de la roue, puis d'autre part radialement vers l'intérieur par rapport à cet axe de rotation. La présente invention concerne encore un procédé d'assemblage 20 d'une roue telle que décrite ci-dessus, les aubes étant montées simultanément par emmanchement de leurs pieds dans les alvéoles du disque, le procédé comprenant : - une étape de pré montage des aubes sur un anneau ayant un diamètre variable, les aubes étant disposées les unes à côté des autres comme elles 25 devraient l'être sur le disque, - une étape de réduction du diamètre de l'anneau de façon à ce que les pieds des aubes soient disposés sur une circonférence de diamètre similaire à celui d'une circonférence passant par les alvéoles du disque, - une étape d'alignement axial de l'anneau et du disque et de déplacement 30 axial dudit anneau portant les aubes vers le disque, jusqu'à ce que les pieds des aubes s'engagent dans les alvéoles du disque, et 3066 53 1 5 - une étape de solidarisation des aubes de l'anneau et de retrait de l'anneau. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 5 et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement 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 schématique partielle en perspective d'une aube composite à plateforme intégrée de la technique antérieure, 10 - la figure 2 est une vue très schématique des plateformes de deux aubes adjacentes de la technique antérieure, et montrent les contraintes de déplacements de ces plateformes sous efforts centrifuges, - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective d'une aube composite à plateforme intégrée selon l'invention, 15 - la figure 4 est une vue schématique de deux aubes adjacentes selon l'invention, - les figures 5a à 5d sont des vues schématiques en perspective d'aubes selon l'invention disposées à la périphérie d'un disque (non représenté), et illustrent des étapes de montage de ces aubes lors d'un mode de 20 réalisation d'un procédé d'assemblage d'une roue selon l'invention, et - les figures 6a à 6d sont des vues schématiques en perspective d'aubes selon l'invention disposées à la périphérie d'un disque (non représenté), et illustrent des étapes de montage de ces aubes lors d'une variante de réalisation d'un procédé d'assemblage d'une roue selon l'invention. 25 DESCRIPTION DETAILLEE L'aube 110 à plateforme intégrée de la figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention. L'aube 110 comprend une base fibreuse tissée et noyée dans une résine polymérisée. L'aube 110 comprend un pied 112 relié à une pale 116 en ayant une 30 plateforme 114 à la liaison entre le pied et la pale. La plateforme s'étend transversalement à la pale, en étant située radialement au niveau du 3066531 6 raccordement du pied et de la pale. Le pied 112 a une forme générale allongée le long d'un axe d'allongement A, qui peut être incurvé. La pale 116 a en section une forme incurvée et comporte un intrados 118 et un extrados 120. La plateforme 114 comporte deux portions 114a, 5 114b s'étendant respectivement du côté de l'intrados et de l'extrados de la pale. Les portions 114a, 114b de plateforme comprennent chacune au moins une couche de fibres. La portion 114a comporte un premier bord longitudinal libre 114aa et un second bord longitudinal 114ab opposé de liaison au reste de l'aube. La 10 portion 114b comporte un troisième bord longitudinal libre 114ba et un quatrième bord longitudinal 114bb opposé de liaison au reste de l'aube. Les bords libres 114aa, 114ba sont incurvés et suivent sensiblement les profils de l'intrados 118 et de l'extrados 120, respectivement. Le premier bord longitudinal libre 114aa est ainsi incurvé concave et le troisième bord 15 longitudinal libre 114ba est incurvé convexe. Ces bords libres 114aa, 114ba ont des formes complémentaires, comme cela est visible à la figure 4. En position montée à la périphérie d'un disque, les bords 114aa, 114ba en regard de deux aubes 110 adjacentes sont séparés l'un de l'autre d'un jeu circonférentiel J prédéterminé et sensiblement constant, sur tout la 20 longueur de la plateforme 114 le long de l'axe A. Selon l'invention, pour tout plan perpendiculaire à l'axe d'allongement A et coupant la plateforme 114, la distance L1 entre les bords 114aa, 114ab de la portion 114a, d'une part, et la distance L2 entre les bords 114ba, 114bb de la portion 114b, d'autre part, sont identiques 25 dans le plan considéré. Dans le plan P, les distances L1 et L2 sont identiques ; dans le plan P', les distances L1' et L2' sont identiques (et peuvent être différentes ou identiques aux distances L1 et L2). La solution proposée consiste ainsi à concevoir la plateforme 114 de sorte que le porte-à-faux entre les portions côté intrados et extrados soient 30 identiques (iso-porte-à-faux) sur chaque section et permette un équilibre de 3066531 7 déplacements entre ces portions à iso-position axiale (mesurée sur l'axe de rotation des aubes et donc de la roue comportant ces aubes). Les figures 5a à 5d illustrent des étapes d'un premier mode de réalisation d'un procédé d'assemblage d'une roue, composée d'un disque 5 et d'une pluralité d'aubes selon l'invention montées à la périphérie du disque. Les pieds des aubes ont ici en section une forme sensiblement en queue d'aronde. Ils sont destinés à être montés par emmanchement, du type mâle-femelle, dans des alvéoles (non représentées) de forme 10 complémentaire ménagées à la périphérie du disque. Classiquement, les axes d'allongement des pieds des aubes sont alignés avec les axes des alvéoles et les aubes sont déplacées vers le disque jusqu'à emmanchement de leurs pieds dans les alvéoles. Dans le procédé des figures 5a à 5d, les aubes 110, 110' sont 15 montées les unes après les autres sur la périphérie du disque. Les figures montrent deux aubes 110 déjà montées sur le disque, et une troisième aube 110' intermédiaire destinée à être montée entre les deux aubes 110. L'aube 110' peut être montée individuellement par emmanchement de son pied dans une des alvéoles du disque, par déplacement du pied 20 dans l'alvéole, d'une part le long de l'axe de rotation de la roue (figures 5a et 5b), puis d'autre part radialement vers l'intérieur par rapport à cet axe de rotation (figures 5c et 5d). Ceci est rendu possible par le fait que l'alvéole est surdimensionnée en direction radiale par rapport au bulbe (en forme de queue d'aronde) du 25 pied, le fond de l'alvéole étant en général destiné à recevoir une cale qui permet au bulbe d'être plaqué radialement vers l'extérieur contre des portées latérales de l'alvéole. Si l'espace de montage de la cale n'est pas suffisant, l'augmentation de la taille de l'alvéole du disque permet d'accroître les latitudes de montage. 30 Un tel montage est également rendu possible du fait de la courbure de la veine aérodynamique, qui laisse une latitude pour ce montage en 3066531 8 translation axiale. Comme on le voit dans les dessins, lors du déplacement radial vers l'intérieur de l'aube 110', il n'y a pas de contact entre sa plateforme 114 et les plateformes des aubes 110 adjacentes (figures 5c et 5d). 5 Dans le procédé des figures 6a à 6d, les aubes 110 sont montées simultanément par emmanchement de leurs pieds dans les alvéoles du disque. Le procédé comprend : - une étape de pré montage des aubes 110 sur un anneau 130 ayant un diamètre variable, les aubes étant disposées les unes à côté des autres 10 comme elles devraient l'être sur le disque (figures 6a et 6b), - une étape de réduction du diamètre de l'anneau de façon à ce que les pieds des aubes soient disposés sur une circonférence Cl de diamètre similaire à celui d'une circonférence passant par les alvéoles du disque (figures 6c et 6d), 15 - une étape d'alignement axial de l'anneau et du disque (non représenté) et de déplacement axial de l'anneau portant les aubes vers le disque, jusqu'à ce que les pieds des aubes s'engagent dans les alvéoles du disque, et - une étape de solidarisation des aubes de l'anneau et de retrait de l'anneau. 20 Les aubes 110 sont ainsi montées sur un anneau 130 avant d'être translatées et assemblées ensemble sur le disque. L'anneau peut comprendre des encoches pouvant accueillir les pieds des aubes. Cet anneau a la particularité d'avoir un diamètre qui peut être modifié. Il peut s'agir d'un anneau sectorisé pour lequel chaque secteur est indépendant. 25 En augmentant le diamètre de l'anneau, on augmente l'espace entre les aubes ce qui permet un montage aisé par translation des aubes. Une fois que toute les aubes sont montées sur l'anneau, un mécanisme permet de les rapprocher jusqu'à avoir le diamètre du disque. L'insertion des aubes dans le disque se fait par translation axiale de l'ensemble des aubes de 30 l'anneau vers le disque. 3066531 9 L'invention apporte plusieurs avantages par rapport à la technique antérieure : - limitation des déplacements radiaux de la plateforme en fonctionnement (la solution à iso-porte-à-faux montre une diminution de moitié des 5 déplacements radiaux maximaux par rapport à une plateforme intégrée à découpe droite, ce qui a été démontré par calcul) ; - limitation de la marche entre les portions de plateforme côtés extrados et intrados, par optimisation de la largeur de porte-à-faux entre les deux portions. 10 Globalement, cette solution permet une amélioration des performances aérodynamiques des plateformes intégrées et donc d'une roue comportant des aubes selon l'invention. La solution proposée permet également d'assurer une meilleure tenue des joints de plateformes, qui sont montés entre deux plateformes d'aubes adjacentes, car ils sont moins 15 contraints par cisaillement entre des plateformes adjacentes. REVENDICATIONS1. Aube (110, 110') en matériau composite et à plateforme (114) intégrée pour une turbomachine d'aéronef, comprenant un pied (112) relié à une pale (116) en ayant une plateforme à la liaison entre le pied et la pale, ledit pied ayant une forme générale allongée le long d'un axe d'allongement (A), ladite pale ayant en section une forme incurvée et comportant un intrados (118) et un extrados (120), ladite plateforme comportant une première portion (114a) s'étendant du côté de l'intrados de la pale et comportant un premier bord longitudinal libre (114aa) et un second bord longitudinal (114ab) opposé de liaison au reste de l'aube, ladite plateforme comportant une seconde portion (114b) s'étendant du côté de l'extrados de la pale et comportant un troisième bord longitudinal libre (114ba) et un quatrième bord longitudinal (114bb) opposé de liaison au reste de l'aube, caractérisée en ce que : - ledit premier bord longitudinal libre est incurvé concave et ledit troisième bord longitudinal libre est incurvé convexe, et - pour tout plan (P, P') perpendiculaire audit axe d'allongement et coupant ladite plateforme, la distance (L1, L1') entre lesdits premier et second bords, d'une part, et la distance (L2, L2') entre lesdits troisième et quatrième bords, d'autre part, sont identiques dans le plan considéré. 2. Aube (110, 110') selon la revendication précédente, dans laquelle ledit pied (112) a en section une forme sensiblement en queue d'aronde. 3. Aube (110, 110') selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle elle comprend une base fibreuse tissée et noyée dans une résine polymérisée. 4. Aube (110, 110') selon la revendication précédente, dans laquelle lesdites première et seconde portions (114a, 114b) de plateforme comprennent chacune au moins une couche de fibres. 5. Roue de turbomachine d'aéronef, comportant un disque et une pluralité d'aubes (110, 110') selon l'une des revendications précédentes, 3066 53 1 11 dont les pieds (112) sont emmanchés dans des alvéoles de forme complémentaire ménagées dans le disque. 6. Procédé d'assemblage d'une roue selon la revendication précédente, chaque aube (110, 110') étant montée individuellement par 5 emmanchement de son pied (112) dans une des alvéoles du disque, par déplacement du pied dans l'alvéole, d'une part le long d'un axe de rotation de la roue, puis d'autre part radialement vers l'intérieur par rapport à cet axe de rotation. 7. Procédé d'assemblage d'une roue selon la revendication 5, les 10 aubes (110) étant montées simultanément par emmanchement de leurs pieds dans les alvéoles du disque, le procédé comprenant : - une étape de pré montage des aubes sur un anneau (130) ayant un diamètre variable, les aubes étant disposées les unes à côté des autres comme elles devraient l'être sur le disque, 15 - une étape de réduction du diamètre de l'anneau de façon à ce que les pieds (112) des aubes soient disposés sur une circonférence (C1) de diamètre similaire à celui d'une circonférence passant par les alvéoles du disque, - une étape d'alignement axial de l'anneau et du disque et de 20 déplacement axial dudit anneau portant les aubes vers le disque, jusqu'à ce que les pieds des aubes s'engagent dans les alvéoles du disque, et - une étape de solidarisation des aubes de l'anneau et de retrait de l'anneau.