Brevet FR3085714A1 — publié le 20200313

ROTOR DE TURBOMACHINE COMPORTANT DES MOYENS LIMITANT LES MOUVEMENTS DE L'AUBE DANS LE DISQUE DE ROTOR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un rotor de turbomachine comportant une aube montée sur un disque de rotor par des moyens limitant les mouvements de l'aube par rapport au disque de rotor. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La conception détaillée d'une aube de turbomachine, que ce soit une 10 aube non carénée telle qu'une hélice ou d'une aube de rotor, met en jeu plusieurs disciplines dont les objectifs sont généralement antagonistes. Notamment, le dimensionnement de l'aube est effectué pour obtenir des performances aérodynamiques optimales, en maximisant le rendement et en fournissant une poussée maximale, tout en minimisant les pertes. En outre, le 15 dimensionnement de l'aube doit être effectué pour garantir la tenue mécanique de l'aube, en réponse aux contraintes mécaniques subies et en minimisant la masse de l'aube. La conception de l'aube doit aussi limiter la signature acoustique de l'aube. L'amélioration des performances aérodynamiques sur la soufflante et l'hélice tend vers une augmentation du taux de dilution ce qui se traduit par une 20 augmentation du diamètre externe, et donc de l'envergure de ces aubes. Dans le même temps sur des architectures de turbomachines appelées "Open Rotor, USF (Unducted Single Fan) et Turbopropulseur", le démarrage moteur s'effectue avec un calage d'aube très ouvert, c'est à dire avec une inclinaison des pales importante par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe principal de rotation du ou des 25 disques hélices. Au démarrage de la turbomachine, un calage très ouvert permet de consommer une proportion importante de la puissance générée par la turbomachine, 2 pour limiter la vitesse de rotation du ou des disques hélices tout en limitant la poussée générée. Cela permet d'éviter l'utilisation en continu des freins du train d'atterrissage. De manière connue, l'effort résultant qui est produit sur un profil d'aube se décompose en deux efforts, la portance et la traînée. Lors du démarrage, la traction est très faible et l'écoulement d'air par rapport aux pales est quasiment dans le plan des hélices. Pour un calage très ouvert, l'effort résultant est majoritairement dans le plan de l'hélice, la poussée générée par l'hélice est faible voire inversée, le couple est maximal et le régime est minimal. 10 Or, lorsque le calage est très ouvert, les pales subissent un écoulement aérodynamique turbulent fortement décollé qui génère sur les pales une forte excitation vibratoire. Cette excitation est à la fois large bande, à cause de petits vortex formés dans la zone de décollement, elle est aussi intense sur certaines fréquences particulières 15 dues aux grosses recirculations dite "de Karman" qui viennent faire osciller l'effort aérodynamique de façon importante. En particulier, sur des pales à large corde et de grande envergure, l'effort de flexion est intense, bien que le régime ne soit pas le plus élevé. Pour une aube à attache brochée, cet effort aérodynamique est tellement intense qu'il peut provoquer 20 des mouvements de l'aube dans son alvéole et endommager l'aube et la cale. Le montage d'une aube sur le rotor consiste en un montage d'un bulbe du pied de l'aube, qui est reçu dans une rainure associée dans le disque de rotor. Une cale est disposée dans le fond de la rainure pour mettre en appui radial le bulbe contre la rainure, et compenser des jeux radiaux destinés notamment à 25 permettre l'introduction du bulbe dans la rainure. Cependant, lors de certaines phases de fonctionnement de la turbomachine, notamment lors de phases de démarrage telles que mentionnées précédemment, les efforts résultants sur l'aube sont orientés principalement perpendiculairement au plan de l'aube, c'est-à-dire que les efforts d'inertie qui sont 3 orientés radialement sont moins importants que les efforts résultants de la coopération de l'aube avec l'air à mettre en mouvement. Il en résulte que l'aube a une tendance à pivoter par rapport au disque de rotor autour d'un axe situé au niveau du bulbe. Ce pivotement implique des chocs de l'aube contre des portions du disque de rotor, en des endroits de l'aube qui n'ont pas été conçus, ni aménagés, pour subir de tels chocs. La répétition de ces chocs provoque une usure locale de l'aube et donc un risque de rupture de celle-ci. 10 L'invention a pour but de proposer un ensemble de rotor de turbomachine qui est réalisé pour limiter ce pivotement de l'aube dans la rainure. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un rotor de turbomachine s'étendant autour d'un axe principal et comportant un disque et au moins une aube dont le pied de l'aube 15 comporte un bulbe logé dans une rainure associée du disque, la rainure comportant une face radialement intérieure de fond et deux faces en surplomb de la face de fond, qui sont inclinées par rapport à un plan médian axial de la rainure, le bulbe de l'aube comportant deux faces supérieures radialement externes situées en vis-à-vis des faces en surplomb de la rainure, qui sont inclinées par rapport à un plan principal médian du bulbe 20 et qui sont en appui radialement vers l'extérieur contre lesdites faces en surplomb, le bulbe comportant en outre une face inférieure située radialement en vis-à-vis de la face de fond de la rainure, dans lequel au moins une cale est comprimée radialement entre la face inférieure du bulbe et la face de fond de la rainure, caractérisé en ce que la face inférieure du bulbe comporte deux portions latérales disposées symétriquement par 25 rapport au plan principal médian du bulbe, qui sont aptes à venir en appui radialement contre la face de fond de la rainure de manière directe ou indirecte, et en ce que ladite au moins une cale réalise en outre un blocage du bulbe en déplacement latéral dans la rainure. 4 La coopération du bulbe avec la cale permet d'empêcher tout mouvement latéral de l'aube et tout pivotement de l'aube risquant d'abimer celle-ci. De préférence, la face inférieure du bulbe comporte une portion intermédiaire située latéralement entre les portions latérales, qui est de forme principale concave qui est ouverte radialement vers l'intérieur, et une cale unique est comprimée entre le bulbe et la face de fond de la rainure et est reçue au moins en partie dans la dite portion intermédiaire pour le blocage du bulbe en déplacement latéral. De préférence, chaque portion latérale de la face inférieure du bulbe est en appui directement contre la face de fond de la rainure. 10 De préférence, la cale comporte une surface radialement externe qui est convexe bombée radialement vers l'extérieur, qui coopère avec la portion intermédiaire de la face inférieure du bulbe. De préférence, chaque portion latérale de la face inférieure du bulbe est en appui contre la face de fond de la rainure par l'intermédiaire de ladite au moins 15 une cale. De préférence, e la cale comporte deux bras latéraux répartis de part et d'autre du plan axial médian de la rainure dont chaque bras latéral est interposé entre une portion latérale de la face inférieure du bulbe et la face de fond de la rainure. De préférence, la cale comporte une nervure supérieure qui est reçue 20 dans une nervure délimité par la portion intermédiaire de la face inférieure du bulbe, et une nervure inférieure qui est reçue dans une gorge formée dans la face de fond de la rainure. De préférence, rotor comprend deux cales qui sont comprimées entre le bulbe et la face de fond de la rainure, dont chaque cale est associée à une portion latérale 25 de la face inférieure du bulbe et est interposée radialement entre ladite portion latérale et la face de fond de la rainure. De préférence, chaque cale comporte une face radialement externe qui est orientée selon la direction transversale en direction du plan principal médian de la rainure et radialement vers l'extérieur. De préférence, la cale comporte au moins une portion présentant des ondulations. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 est une section d'un disque et d'une aube de rotor assemblés selon l'invention - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 montrant une variante de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant une autre variante de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant encore une autre variante de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté aux figures une partie d'un rotor 10 de turbomachine d'aéronef, notamment pour la turbine basse pression ou la turbine haute pression de la turbomachine. Le rotor 10 comporte un disque de rotor 12, qui consiste en un élément de révolution possédant un axe principal confondu avec l'axe principal de la turbomachine et une pluralité d'aubes 14 réparties sur la circonférence du disque de rotor 12. Ici, une seule aube 14 a été représentée partiellement, il sera compris que la description qui va suivre s'applique de manière identique pour toutes les autres aubes. L'aube 14 est d'orientation principale radiale par rapport à l'axe principal du rotor qui est aussi l'axe principal du disque 12. L'aube 14 comporte une extrémité radiale interne 16 communément appelée "pied", au niveau de laquelle l'aube 14 est montée sur le disque 12. 6 Le pied 16 de l'aube 14 comporte une portion de liaison appelée bulbe 18, qui est apte à être reçue dans une rainure associée 20 formée à la périphérie du disque 12. La rainure 20 et le bulbe 18 sont de formes similaires et le bulbe 18 est en appui radialement vers l'extérieur contre la rainure 20 pour le maintien en position radialement de l'aube 14 sur le disque 12. La rainure 20 est délimitée par une face radialement intérieure de fond 22 et deux faces 24 en surplomb de la face de fond 22, qui sont inclinées par rapport à un plan médian de la rainure 20. Les faces en surplomb 24 s'étendent globalement depuis les 10 extrémités de la face de fond 22 jusqu'à l'ouverture radiale externe 26 de la rainure située sur le bord périphérique du disque 12. Puisque le disque de rotor 12 est destiné à porter plusieurs aubes 14, il comporte plusieurs rainures 20 identiques réparties sur toute sa périphérie. Deux rainures 20 adjacentes sont ainsi séparées l'une de l'autre par une portion du disque 12 15 appelée dent 28. Le bulbe 18 comporte deux faces supérieures 30 radialement externes qui sont inclinées par rapport au plan principal médian de la rainure 20 du même angle que les faces en surplomb 24 de la rainure 20, c'est-à-dire que chaque face supérieure 30 du bulbe 18 est parallèle à une face en surplomb 24 de la rainure 20 qui lui est associée. 20 Les faces supérieures 30 du bulbe 18 sont situées en vis-à-vis des faces en surplomb 24 de la rainure 20 et sont en appui radialement vers l'extérieur contre les faces en surplomb 24 de la rainure 20. Le bulbe 18 comporte aussi une face inférieure 32 qui est située radialement en vis-à-vis et à distance de la face de fond 22 de la rainure 20. 25 Le bulbe 18 est raccordé au reste de l'aube 14 à son extrémité supérieure 34 qui est de section réduite. Une cale 36 est disposée dans la rainure 20 et elle est disposée radialement entre la face inférieure 32 du bulbe et la face de fond 22 de la rainure 20. 7 La cale 36 est comprimée radialement entre le bulbe 18 et la face de fond 22 de la rainure 20, pour maintenir en appui les faces supérieures 30 du bulbe 18 contre les faces en surplomb 24 de la rainure 20. L'aube 14 a aussi une tendance à pivoter par rapport au rotor 10 autour d'un axe situé au niveau du bulbe 18, notamment, mais pas seulement, lors d'une phase de démarrage de la turbomachine. Plus particulièrement, le pivotement de l'aube 14 par rapport au rotor s'effectue globalement autour d'un axe situé au niveau du plan principal médian de l'aube 14. 10 Le pivotement de l'aube par rapport au rotor 10 est contrecarré par l'appui de la face inférieure 32 du bulbe 18 contre la face de fond 22 de la rainure 20. Pour cela, la face inférieure 32 du bulbe 18 comporte deux portions latérales 38 qui sont situées de part et d'autre du plan principal médian de l'aube 14 et à distance l'une de l'autre selon la direction transversale. Ces portions latérales 38 sont 15 destinées à venir en appui contre la face de fond 22 de la rainure 20. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 1 et 2, les portions latérales 38 viennent en appui directement contre la face de fond 22 de la rainure 20 et selon les modes de réalisation représentés aux figures 3 et 4, les portions latérales 38 viennent en appui indirectement contre la face de fond 22 de la rainure 20, 20 c'est-à-dire qu'un composant est interposé entre les portions latérales 38 et la face de fond 22 de la rainure 20. Lorsque la pale est entrainée en pivotement autour du bulbe 18, l'une des deux portions latérales 38 de la face inférieure du bulbe 18 s'appuie, directement ou indirectement contre la face de fond 22 de la rainure 20, produisant un couple qui 25 s'oppose à ce pivotement. Il en résulte que l'aube 14 est bloquée en pivotement autour du bulbe 18 par ces portions latérales 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18. On a représenté aux figures 1 et 2 un premier mode de réalisation selon lequel les portions latérales 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18 viennent en appui directement contre la face de fond 22 de la rainure 20. 8 La face inférieure 32 du bulbe comporte en outre une portion intermédiaire 40, qui est située entre les deux portions latérales 38, qui relie les deux portions latérales 38 et qui est de forme principale concave ouverte radialement vers l'intérieur. Cette portion intermédiaire 40 délimite un logement creux dans lequel la cale 36 est reçue. Aussi, la cale 36 comporte une surface radialement externe 42 qui est convexe bombée vers l'extérieur et une surface radialement interne 44 qui est sensiblement plane. 10 La surface externe 42 de la cale 36 est de forme concave complémentaire de la portion intermédiaire 40 de la face inférieure 32 du bulbe 18. Ainsi, le pivotement de l'aube 14 s'effectue globalement autour de la cale 36. Pour rapprocher les portions latérales 38 de la face de fond 22 de la rainure 20, la face de fond 22 de la rainure 20 comporte une gorge 46 dont le fond 48 de 15 la gorge 46 est situé radialement en retrait vers l'intérieur par rapport au reste de la face de fond 22. La cale 36 est disposée dans cette gorge 46, ce qui permet à la dimension radiale de la cale 36 de ne pas éloigner les portions latérales 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18 par rapport aux parties latérales de la face de fond 22, qui sont 20 situées de part et d'autre de la gorge 46. Aussi, la cale 36 est bloquée en glissement latéralement dans la rainure 20. Puisque la surface externe 42 de la cale 36, et la portion intermédiaire 40 de la face inférieure 32 du bulbe 18 sont bombées, la cale 36 permet ainsi de bloquer le bulbe 18 en déplacement latéral dans la rainure 20, en complément du blocage en pivotement de 25 l'aube 14. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, la dimension transversale de la cale 36 est sensiblement la même que la dimension transversale du bulbe 18. Selon une variante de réalisation représentée à la figure 2, la dimension 30 transversale de la cale 36 est inférieure à la dimension transversale du bulbe 18. 9 Selon cette variante, les portions latérales 38 ont une plus grande dimension transversale que dans le premier mode de réalisation, ce qui permet d'assurer un meilleur appui de celles-ci contre la face de fond 22 de la rainure 20. On a représenté aux figures 3 et 4 un autre mode de réalisation selon 5 lequel la face inférieure 32 du bulbe 18 est en appui contre la face de fond 22 de la rainure 20 par l'intermédiaire de la cale 36. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, la section de la cale 36 est globalement en forme de croix. La cale 36 comporte deux bras latéraux 50 qui sont interposés entre la 10 face de fond 22 de la rainure 20 et chaque portion latérale 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18. Les bras latéraux 50 réalisent la fonction première de la cale 36, qui est d'assurer le contact du bulbe 18 contre les faces en surplomb 24. Selon une variante de réalisation, la cale 36 présente une ondulation 15 selon la direction axiale. Notamment, chaque bras latéral 50 comporte une telle ondulation. Cette ondulation fournit à la cale 36 une élasticité qui produit un effort radial sur le bulbe 18 et qui est orienté vers l'extérieur, par la compression radiale de l'aube entre le bulbe 18 et la face de fond 22 de la rainure 20. Aussi, les bras latéraux 50 sont décalés par rapport au plan principal 20 médian de la rainure 20. Chaque portion latérale 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18 est en appui radialement vers l'intérieur contre la face de fond 22 de la rainure 20 par l'intermédiaire d'un bras 50. La cale 36 comporte aussi une nervure supérieure 52 qui fait saillie 25 radialement vers l'extérieur par rapport aux bras latéraux 50 et une nervure inférieure 54 qui fait saillie radialement vers l'intérieur par rapport aux bras latéraux 50. La portion intermédiaire 40 de la face inférieure 32 du bulbe 18 est de forme concave délimitant une rainure ouverte radialement vers l'intérieur. 10 La nervure supérieure 52 de la cale 36 est reçue dans la rainure délimitée par la portion intermédiaire 40 de la face inférieure 32 du bulbe 18 et elle est en appui latéralement contre les parois de cette portion intermédiaire 40. De manière similaire, la nervure inférieure 54 de la cale 36 est reçue dans une gorge 46 formée dans la face de fond 22 de la rainure 20 et elle est en appui latéralement contre les parois de cette gorge 46. Ces appuis latéraux de la nervure supérieure 52 et de la nervure inférieure 54 permettent de bloquer le bulbe 18 en déplacement latéral dans la rainure 20 et coopère avec l'appui radial de chaque portion latérale 38 de la face inférieure 32 du 10 bulbe 18 contre la face de fond 22 de la rainure 20 par l'intermédiaire d'un bras 50 pour réaliser le blocage en pivotement de l'aube 14. On a représenté à la figure 4 un autre mode de réalisation selon lequel deux cales 36 sont interposées entre la face de fond 22 de la rainure 20 et chaque portion latérale 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18. 15 Chaque cale 36 est en forme de bande s'étendant chacune sur toute la longueur de la rainure 20 et les deux cales 36 sont réparties latéralement de part et d'autre, et à distance du plan principal médian de la rainure 20. Selon un mode de réalisation préféré, qui est représenté aux figures, les deux cales 36 sont reliées entre elles par une bande de liaison 60. 20 Selon une variante de réalisation (non représentée), les deux cales 36 sont séparées l'une de l'autre et chaque cale 36 est reçue dans une gorge complémentaire formée dans la face de fond 22. Chaque cale 36 comporte une face radialement externe 62 qui est située en vis-à-vis et qui est en contact avec une portion latérale 38 de la face inférieure 32 du 25 bulbe 18 et une face radialement interne 64 qui est en contact avec la face de fond 22 de la rainure 20. La face radialement externe 62 de chaque cale 36 est orientée selon la direction transversale en direction du plan principal médian de la rainure 20 et radialement vers l'extérieur. 11 De même chaque portion latérale 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18 a la même inclinaison que la face radialement externe 62 de la cale 36 qui lui est associée. Cette inclinaison de la face radialement externe 62 de chaque cale 36 et des portions latérales 38 de la face inférieure 32 du bulbe 18 permet à la fois de réaliser le blocage en pivotement de l'aube 14 et de bloquer le bulbe 18 en déplacement latéral dans la rainure 20. De préférence, la face radialement interne 64 de chaque cale 36 est aussi inclinée selon la direction transversale en s'éloignant de l'axe principal médian et 10 radialement vers l'intérieur. La face de fond 22 de la rainure 20 comporte une face d'appui 66 qui est en contact avec la face radialement interne 64 de chaque cale 36 et qui a la même orientation. Cette orientation des faces radialement internes 64 des cales 36 permet 15 de bloquer la cale 36 en position sur la face de fond 22 de la rainure 20, afin de garantir le blocage du bulbe 18 en déplacement latéral dans la rainure 20. De manière similaire au mode de réalisation représenté à la figure 3, chaque cale 36 présente une ondulation selon la direction axiale. Cette ondulation fournit à la cale 36 une élasticité qui produit un effort radial sur le bulbe 18 orienté vers 20 l'extérieur, par la compression radiale de l'aube REVENDICATIONS1. Rotor (10) de turbomachine s'étendant autour d'un axe principal et comportant un disque (12) et au moins une aube (14) dont le pied (16) de l'aube (14) comporte un bulbe (18) logé dans une rainure (20) associée du disque (12), la rainure (20) comportant une face radialement intérieure de fond (22) et deux faces en surplomb (24) de la face de fond (22), qui sont inclinées par rapport à un plan médian axial de la rainure (20), le bulbe (18) de l'aube (14) comportant deux faces supérieures (30) radialement externes situées en vis-à-vis des faces en surplomb (24) de la rainure (20), 10 qui sont inclinées par rapport à un plan principal médian du bulbe (18) et qui sont en appui radialement vers l'extérieur contre lesdites faces en surplomb (24), le bulbe (18) comportant en outre une face inférieure (32) située radialement en vis-à-vis de la face de fond (22) de la rainure (20), dans lequel au moins une cale (36) est comprimée radialement entre la 15 face inférieure (32) du bulbe (18) et la face de fond (22) de la rainure (20), caractérisé en ce que la face inférieure (32) du bulbe (18) comporte deux portions latérales (38) disposées symétriquement par rapport au plan principal médian du bulbe (18), qui sont aptes à venir en appui radialement contre la face de fond (22) de la rainure (20) de manière directe ou indirecte, 20 et en ce que ladite au moins une cale (36) réalise en outre un blocage du bulbe (18) en déplacement latéral dans la rainure (20). 2. Rotor (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face inférieure (32) du bulbe (18) comporte une portion intermédiaire (40) située 25 latéralement entre les portions latérales (38), qui est de forme principale concave qui est ouverte radialement vers l'intérieur, et en ce qu'une cale (36) unique est comprimée entre le bulbe et la face de fond (22) de la rainure (20) et est reçue au moins en partie dans la dite portion intermédiaire (40) pour le blocage du bulbe (18) en déplacement latéral. 13 3. Rotor (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque portion latérale (38) de la face inférieure (32) du bulbe (18) est en appui directement contre la face de fond (22) de la rainure (20). 4. Rotor (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la cale (36) comporte une surface radialement externe (42) qui est convexe bombée radialement vers l'extérieur, qui coopère avec la portion intermédiaire (40) de la face inférieure (32) du bulbe (18). 10 5. Rotor (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque portion latérale (38) de la face inférieure (32) du bulbe (18) est en appui contre la face de fond (22) de la rainure (20) par l'intermédiaire de ladite au moins une cale (36). 15 6. Rotor (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cale (36) comporte deux bras latéraux (50) répartis de part et d'autre du plan axial médian de la rainure (20) dont chaque bras latéral (50) est interposé entre une portion latérale (38) de la face inférieure (32) du bulbe (18) et la face de fond (22) de la rainure (20). 20 7. Rotor (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cale (36) comporte une nervure supérieure (52) qui est reçue dans une nervure délimité par la portion intermédiaire (40) de la face inférieure (32) du bulbe (18), et une nervure inférieure (54) qui est reçue dans une gorge (46) formée dans la face de fond (22) 25 de la rainure (20). 8. Rotor (10) selon la revendication 5, en combinaison avec la revendication 1, caractérisé en ce que il comprend deux cales (36) qui sont comprimées entre le bulbe (18) et la face de fond (22) de la rainure (20), dont chaque cale (36) est 30 associée à une portion latérale (38) de la face inférieure (32) du bulbe (18) et est 14 interposée radialement entre ladite portion latérale (38) et la face de fond (22) de la rainure (20). 9. Rotor (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cale (36) comporte une face radialement externe (62) qui est orientée selon la direction transversale en direction du plan principal médian de la rainure (20) et radialement vers l'extérieur. 10. Rotor (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (36) comporte au moins une portion (50) présentant des ondulations.