Brevet FR3076570A1 — publié le 20190712

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne de manière générale les moteurs à turbine à gaz, et plus particulièrement un disque de soufflante d'un tel moteur de type turboréacteur, ce disque étant du type aubagé monobloc, c'est-à-dire qu'il 5 comporte un moyeu et des aubes formant une pièce unique indissociable. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Une turbomachine à double flux comprend généralement, d'amont en aval dans le sens de l'écoulement des gaz, une soufflante, un espace 10 annulaire d'écoulement primaire et un espace annulaire d'écoulement secondaire. La masse d'air aspirée par la soufflante est donc divisée en un flux primaire et en un flux secondaire qui est concentrique avec le flux primaire. Le flux primaire traverse un corps primaire comprenant un ou plusieurs 15 étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d'échappement des gaz. De façon connue en soi, les aubes de la soufflante sont fixées sur un 20 disque, appelé disque de soufflante, qui est entrainé par les étages de turbine par l'intermédiaire d'un arbre moteur. Les aubes de soufflante peuvent être rapportées et fixées sur le disque de soufflante. En variante, les aubes de soufflante peuvent être formées intégralement et en une seule pièce avec un moyeu en formant avec celui-ci une pièce unique et indissociable appelé 25 disque aubagé monobloc (ou DAM). Le moyeu de ce disque aubagé monobloc est relié aux aubes de soufflante au niveau de leur pied. De manière générale, les problématiques de flottement des aubes de soufflante font intervenir les ondes de déformations et couplages de modes propres des aubes ainsi que les contributions d'autres pièces pouvant 30 conduire à la rupture de la structure. Or, le passage d'un disque sur lequel sont rapportées les aubes à un disque aubagé monobloc facilite la propagation des ondes : les excitations et vibrations générées par 2 l'aérodynamique ne sont en effet plus atténuées par les frictions entre pièces puisque le disque devient monolithique. De plus, c'est généralement lorsque les aubes se déforment en phase suivant le même mode propre que l'amortissement global (aérodynamique et mécanique) est le plus critique et peut devenir négatif. Le fonctionnement du disque est alors propice à la mise en place du flottement. Un déphasage ou une hétérogénéité de modes entre les différentes aubes d'un même disque aubagé casse cette symétrie cyclique et empêche le flottement de s'installer de façon durable. Il a donc été proposé de « tuner » un disque aubagé monobloc en réalisant, pour un même disque, des aubes à géométries différentes afin de casser cette symétrie et de retrouver de la marge par rapport à ce phénomène vibratoire asynchrone. Or ces changements de géométrie sont néfastes pour l'aérodynamique du disque aubagé puisqu'ils conduisent à des canaux différents suivant les aubes voisines. Il est donc difficile d'obtenir un niveau de performance semblable à un cas parfaitement homogène. Cela est également néfaste pour l'acoustique de la soufflante (ayant pour origine des différences de géométries d'aube sur un même rotor) alors que le passage au disque aubagé monobloc permet initialement d'améliorer l'acoustique. RESUME DE L'INVENTION Un objectif de l'invention est donc de proposer un disque aubagé monobloc dans lequel l'installation de flottements est limité, sans pour autant pénaliser l'aérodynamique et/ou l'acoustique de l'aubage. Pour cela, l'invention propose un disque aubagé monobloc d'un étage d'une turbomachine, notamment d'une soufflante, comprenant : - un moyeu comprenant une jante et une plateforme, ladite plateforme s'étendant radialement à l'extérieur de la jante et étant configurée pour définir une veine interne d'écoulement d'un gaz dans la turbomachine, 3 - une pluralité d'aubes, lesdites aubes s'étendant radialement depuis la plateforme et étant formées intégralement et en une seule pièce avec ladite plateforme et - au moins un orifice, formé dans la jante du moyeu afin d'assouplir 5 localement la jante. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du disque aubagé monobloc décrit ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : 10 - le disque aubagé monobloc comprend une série d'orifices formés dans la jante, les orifices étant séparés deux à deux par une distance au moins égale à une distance séparant deux aubes adjacentes. - au moins deux des orifices ont une géométrie et/ou des dimensions différentes. 15 tout ou partie des orifices sont traversants. la jante présente une face amont et une face aval, tout ou partie des orifices débouchant dans l'une au moins des faces. - le ou les orifices ont une forme polygonale, circulaire, ovale, elliptique ou quelconque. 20 - le disque aubagé monobloc comprend en outre au moins un bouchon inséré dans le ou l'un au moins des orifices de la jante, ledit bouchon étant réalisé dans un matériau élastomérique. tout ou partie des orifices logent un bouchon. le disque aubagé monobloc comprend N aubes de soufflantes, et dans 25 lequel au plus N orifices sont formés dans la jante, de préférence au plus N/2 orifices. Selon un deuxième aspect, l'invention propose également une soufflante d'une turbomachine caractérisée en ce qu'elle comprend un disque 30 aubagé monobloc comme décrit ci-dessus. 4 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au 5 regard de l'unique figure annexée donné à titre d'exemples non limitatif et sur laquelle on a représenté un exemple de réalisation d'un secteur d'un disque aubagé monobloc conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 10 Un secteur d'un disque 1 aubagé monobloc conforme à un mode de réalisation a été partiellement représenté sur les figures annexées. Un tel disque 1 aubagé monobloc peut être utilisé dans toute partie tournante ou fixe d'une turbomachine, et plus particulièrement pour la partie tournante d'une soufflante. 15 Le disque 1 comprend un moyeu 2 comprenant une jante 3 et une plateforme 7. La plateforme 7 s'étend radialement à l'extérieur de la jante 3 et est configurée pour définir une veine interne de l'écoulement gazeux dans la turbomachine. La jante 3 présente une face amont 4 et une face aval 5, 20 l'amont et l'aval étant définis dans le sens d'écoulement des gaz dans la turbomachine. Le disque 1 comprend en outre une pluralité d'aubes 7 s'étendant radialement depuis la plateforme 7. Chaque aube 7 est formée intégralement et en une seule pièce avec la plateforme 7 et comprend un pied 8 relié à la 25 plateforme 7 et une tête opposée au pied 8. Les aubes 7 ont une forme et des dimensions identiques deux à deux. Ici, le disque 1 est représenté seulement sur un secteur à la figure unique alors que le disque est unitaire en étant annulaire sur une circonférence complète venue de forgeage puis usinage. Il est possible de 30 considérer que le disque soit sectorisé de sorte que le moyeu 2 soit formé de plusieurs secteurs fixés ensemble en constituant le disque 1 aubagé monobloc. 5 Afin de tuner le disque 1 aubagé monobloc, au moins un orifice 10 est formé dans la jante 3 du moyeu 2 ce qui permet d'assouplir localement la jante 3 et de limiter l'installation du flottement sur le disque 1 aubagé 5 monobloc. Par assouplir, on comprendra ici que la caractéristique mécanique de raideur du disque pourvu d'au moins un orifice est amoindrie. La réalisation de l'orifice 10 conduit à un désaccordage fréquentiel bénéfique pour les problématiques de frottement puisque chaque secteur présente des aubes 7 de forme et de dimension identique mais comporte une jante 3 dont 10 la forme est différente dans la zone adjacente à l'orifice 10 que dans le reste de la jante 3. Cette rupture de la symétrie cyclique permet ainsi de réduire les risques d'apparition de flottement. L'orifice 10 peut être traversant et déboucher dans la face amont 4 et dans la face aval 5 de la jante 3, ne déboucher que dans l'une des faces ou 15 ne déboucher dans aucune des faces. Ces différentes configurations permettent ainsi de jouer sur la profondeur et les dimensions (entre les faces amont 4 et aval 5 de la jante 3) des orifices 10. Dans une première forme de réalisation, un seul orifice 10 est formé 20 dans la jante 3 sans déboucher dans la plateforme 6. La position, la forme et les dimensions de l'orifice sont alors choisis de manière à ne pas créer de balourd tout en agissant sur la raideur du disque 1 Dans une deuxième forme de réalisation, au moins deux orifices 10 sont formés dans la jante 3. De préférence, les orifices 10 sont séparés deux 25 à deux par une distance au moins égale à une distance séparant deux aubes 7 adjacentes. Par exemple, pour un disque 1 aubagé monobloc comprenant N aubes 7, la jante 3 peut comprendre entre 1 et N orifices 10, de préférence entre 1 et N/2 orifices 10. La forme et les dimensions des orifices 10 sont choisies en fonction 30 des écarts fréquentiels et géométriques nécessaires pour casser la structure de nombre à diamètres en créant un déphasage et une dispersion 6 géométrique rendant plus difficile l'appropriation spatial à satisfaire, ce qui limite l'installation du flottement dans le disque 1 aubagé monobloc. De préférence, la forme des orifices 10 est choisie de manière à ne pas présenter d'arête vive afin d'éviter les amorces de rupture. 5 La dimension radiale de chaque orifice 10 peut par exemple être inférieure à la moitié de l'étendue radiale de la jante du disque formant le moyeu sous plateforme (l'étendue radiale de la jante étant prise par à l'amont, dans la mesure où il s'agit de la dimension la plus contraignante). Les orifices 10 peuvent aussi bien être formés dans la face amont 4 10 et/ou dans la face aval 5 de la jante 3. De préférence, les orifices 10 sont formés dans la face aval 5 de la jante 3, l'espace disponible étant plus important compte tenu de la conicité de moyeu du disque 1. Les orifices 10 peuvent avoir une forme géométrique quelconque ou une forme polygonale, circulaire, ovale, elliptique, etc. De préférence l'orifice 15 10 ne présente pas une forme anguleuse afin d'éviter les concentrations de contraintes en périphérie. Le cas échéant, le contour des orifices peut donc être arrondi au niveau de ses coins, notamment dans le cas d'orifices de forme générale polygonale. Dans une forme de réalisation, deux orifices 10 adjacents ont une zo forme et/ou une dimension différente. Par exemple, tous les orifices 10 peuvent avoir une forme et/ou une dimension différente. En variante, plusieurs orifices 10 peuvent avoir une même forme et une même dimension : leur répartition dans la jante 3 est alors non symétrique ni régulière afin d'obtenir le déphasage et la dispersion géométrique permettant de limiter 25 l'installation du flottement. A titre d'exemple non limitatif, on a par exemple illustré en figure 1 un secteur de disque 1 aubagé monobloc dans lequel sont formés trois orifices 10, lesdits orifices 10 étant chacun positionnés entre deux aubes 7 adjacentes et présentant respectivement une forme circulaire, une forme 30 carrée dont les coins sont très arrondis et une forme carrée dont les coins sont peu arrondis. 7 Avantageusement, les orifices sont ponctuels dans le disque en étant en creux dans la masse de ce dernier, au bénéfice de la minimisation de l'impact sur sa résistance mécanique globale. Par ailleurs, les orifices 10 ne sont pas radialement ouverts mais leur motif est contenu dans l'étendue 5 frontale (amont ou aval) de la jante 3, à distance de la plateforme 6. Optionnellement, le disque 1 aubagé monobloc comprend en outre au moins un bouchon 9 inséré dans l'un des orifices 10 de la jante 3 afin de modifier les fréquences du secteur traité. Le bouchon 9 est réalisé dans un matériau élastomérique afin d'amortir mécaniquement les vibrations (paramètre déjà très fortement diminué dans un disque 1 aubagé monobloc, en comparaison avec un disque 1 sur lequel sont rapportées les aubes 7) et obtenir de la marge au frottement. De préférence, le matériau élastomérique sera choisi pour avoir une raideur suffisante pour résister aux efforts en centrifuge et le cas échéant une densité suffisante pour assurer de 15 l'amortissement. De préférence, le bouchon 9 remplit l'orifice 10 sans faire saillie de la face amont 4 ni de la face aval 5 de la jante 3. On notera que tout ou partie des orifices 10 formés dans la jante 3 peuvent loger un bouchon 9. 20 Par exemple, le secteur de disque 1 illustré en figure 1 comprend un bouchon 9, qui remplit l'orifice REVENDICATIONS1. Disque aubagé monobloc (1) d'un étage d'une turbomachine, notamment d'une soufflante, comprenant : - un moyeu (2) comprenant une jante (3) et une plateforme (6), ladite plateforme (6) s'étendant radialement à l'extérieur de la jante (3) et étant configurée pour définir une veine interne d'écoulement d'un gaz dans la turbomachine, - une pluralité d'aubes (7), lesdites aubes (7) s'étendant radialement depuis la plateforme (6) et étant formées intégralement et en une seule pièce avec ladite plateforme (6), le disque aubagé monobloc (1) étant caractérisé en ce qu'au moins un orifice (10) est formé dans la jante (3) du moyeu (2) afin d'assouplir localement la jante (3). 2. Disque selon la revendication 1, comprenant une série d'orifices (10) formés dans la jante (3), les orifices (10) étant séparés deux à deux par une distance au moins égale à une distance séparant deux aubes (7) adjacentes. 3. Disque selon la revendication 2, dans lequel au moins deux des orifices (10) ont une géométrie et/ou des dimensions différentes. 4. Disque selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel tout ou partie des orifices (10) sont traversants. 5. Disques selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la jante (3) présente une face amont (4) et une face aval (5), tout ou partie des orifices (10) débouchant dans l'une au moins des faces (4, 5). 9 6. Disque selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le ou les orifices (10) ont une forme polygonale, circulaire, ovale, elliptique ou quelconque. 5 7. Disque selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un bouchon (9) inséré dans le ou l'un au moins des orifices (10) de la jante (3), ledit bouchon (9) étant réalisé dans un matériau élastomérique. 8. Disque selon la revendication 7, dans lequel tout ou partie des orifices (10) logent un bouchon (9). 9. Disque selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant N aubes (7) de soufflantes, et dans lequel au plus N orifices (10) sont formés dans la jante (3), de préférence au plus N/2 orifices (10). 10. Soufflante d'une turbomachine caractérisée en ce qu'elle comprend un disque aubagé monobloc (1) selon l'une des revendications 1 à 9. 15 20