Brevet FR3125999A1 — publié le 20230210

L’invention concerne une pale (10) d’hélice de turbomachine en matériau composite comportant un intrados (14) et un extrados (16) jointifs en un bord d’attaque (18), ledit bord d’attaque (18) étant recouvert d’un clinquant métallique (20) qui est collé sur ledit bord d’attaque (18) au moyen d’un joint de colle (24), ladite pale (10) comportant en outre au moins une surface recouverte d’un élément (28) chauffant électriquement et/ou thermiquement conducteur qui est apte à provoquer une fonte de givre ou de glace recouvrant ladite pale (10), caractérisée en ce que l’élément chauffant (28) conducteur est emprisonné dans le joint de colle (24) entre le bord d’attaque (18) et le clinquant (20). Figure pour l'abrégé : Figure 6. Pale dégivrante d’hélice ou de soufflante de turbomachine Domaine technique de l'invention L’invention concerne une pale d’hélice ou de soufflante de turbomachine, en particulier une pale d’hélice ou de soufflante de turbomachine non carénée de type « open rotor », cette pale étant munie d’un dispositif de dégivrage. Arrière-plan technique Au sol, en cas de conditions météorologiques favorables à la formation de givre ou de glace, ou en vol, du givre ou de la glace sont susceptibles de se déposer à la surface des pales d’une hélice ou d'une soufflante de turbomachine, qu’il s’agisse d’une hélice de type turbopropulseur, d’une soufflante carénée ou d’une soufflante non carénée, aussi connue sous l’acronyme anglo-saxon de « open rotor ». L'accumulation de ce givre ou de cette glace sur l’hélice ou la soufflante, outre une augmentation globale de sa masse et les problématiques collatérales qui en découlent comme une modification des répartitions massiques le long des pales, entraîne une dégradation importante de son rendement. L'accumulation de ce givre ou de cette glace peut également perturber différents systèmes fonctionnels directement liés à l’hélice ou à la soufflante tels que des capteurs de mesure ou des systèmes mécaniques de variation d’inclinaison des pales, dans le cas d’hélices à pas variable. Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà proposé d’équiper certains types de soufflantes carénées, de systèmes de dégivrage. Les systèmes de dégivrage conventionnels des soufflantes de turbomachine à soufflante carénée comportent des dispositifs de dégivrage qui sont intégrés au niveau de l’entrée d’air de la nacelle contenant la turbomachine. De tels dispositifs permettent de récupérer de l’air prélevé dans une lèvre en entrée du carter de soufflante, de le chauffer et de l’utiliser pour dégivrer différents composants de la turbomachine, et en particulier de diriger l’air réchauffé vers les pales de la soufflante. L’apparition ou la fixation de givre sur les pales est limitée par cet apport de chaleur et surtout par la force centrifuge liée à la rotation des pales qui, en tournant à des vitesses de rotation élevées, projettent vers l’extérieur les éventuels débris de givre soumis à la force centrifuge. Le développement de nouveau moteurs tels que des turbomachines à soufflante non carénée de type « open rotor» qui possèdent un meilleur rendement implique de concevoir des turbomachines ayant des vitesses de rotation plus faibles et de masse globale réduite. En effet, l’augmentation de la taille des aubes implique une diminution des vitesses de rotation du moteur qui sont globalement deux fois moindres. Dans de tels moteurs, la réduction de la vitesse de rotation de la soufflante ne permet plus de garantir que les pales soient soumises à des efforts centrifuges suffisants pour garantir une éjection du givre ou de la glace, même en présence d’un flux d’air réchauffé dirigé sur ces pales. Il est donc impératif de développer un nouveau système de dégivrage permettant d’une manière générale le dégivrage des pales dans le cadre de turbomachines ayant des soufflantes ou des hélices tournant à des vitesses plus faibles. De plus, dans le cas particuliers des turbomachines à soufflante non carénée de type « open rotor», par rapport à une turbomachine à soufflante carénée, la suppression du carter entourant la soufflante ne permet plus de l’utiliser pour y loger un passage d’air chaud formant un système de dégivrage. Par conséquent, ce nouveau système de dégivrage doit également être repositionné au niveau d’un autre organe de la turbomachine. Enfin, il existe un besoin particulier, pour ce type de turbomachines, d’un système de dégivrage rapide et puissant car, à la différence d’une turbomachine à soufflante carénée, il est important de limiter l’éjection de débris de glace de taille importante selon des trajectoires non contrôlées, car ceux-ci seraient susceptibles d'endommager d'autres parties de l'aéronef ou de la turbomachine. Il est donc nécessaire de provoquer une fonte accrue de la glace avant qu’elle ne se décroche spontanément des pales. On a proposé dans le document FR-3.045.567-B1 un système de dégivrage d’une hélice dans lequel les pales sont recouvertes d’un maillage résistif chauffant. Un tel dispositif présente l’inconvénient d’être particulièrement exigeant lors de sa fabrication pour que le maillage résistif ne vienne pas perturber l’aérodynamique des pales. En outre le maillage peut être soumis, comme les pales qu’il recouvre, à des chocs avec des corps étrangers qui peuvent venir l’endommager. Il existe donc un réel besoin pour un système de dégivrage, puissant; efficace et protégé. L’invention répond à ce besoin en proposant une pale d’hélice ou de soufflante comportant un élément chauffant protégé sous un clinquant recouvrant le bord d’attaque de la pale. Dans ce but, l’invention propose une pale d’hélice ou de soufflante de turbomachine en matériau composite comportant un intrados et un extrados jointifs en un bord d’attaque, ledit bord d’attaque étant recouvert d’un clinquant métallique qui est collé sur ledit bord d’attaque au moyen d’un joint de colle, ladite pale comportant en outre au moins une surface recouverte d’un élément chauffant électriquement et/ou thermiquement conducteur qui est apte à provoquer une fonte de givre ou de glace recouvrant ladite pale, caractérisée en ce que ledit élément chauffant électriquement et/ou thermiquement conducteur est emprisonné dans le joint de colle entre le bord d’attaque et le clinquant. L’invention permet de bénéficier d’un dispositif de chauffage de la pale simple à mettre en œuvre lors de la fabrication de la pale, et qui est en outre protégé par le clinquant. Selon d’autres caractéristiques de la pale : - l’élément chauffant comporte au moins un fil conducteur pris dans le joint de colle, - l’élément chauffant comporte un réseau de fils conducteurs, - le réseau est un maillage ou un motif répété de fils conducteurs, - le joint de colle comporte un media perméable d’épaisseur déterminée qui permet le passage de la colle au travers dudit media perméable, ledit media étant imprégné de colle et l’épaisseur du joint de colle étant déterminée par l’épaisseur dudit media, et le media perméable comporte le réseau de fils conducteurs. L’invention concerne une turbomachine comportant une soufflante comportant des pales selon l’invention, caractérisée en ce que la turbomachine comporte un dispositif de dégivrage comportant une source de chaleur reliée à chaque élément chauffant conducteur pour en provoquer le chauffage par conduction thermique, Selon une variante de la turbomachine, celle-ci comporte un dispositif de dégivrage comportant un générateur de courant relié en deux points de chaque élément chauffant conducteur et apte à en provoquer le chauffage résistif. Selon une autre variante de la turbomachine, celle-ci comporte un dispositif de dégivrage comportant un générateur d’ondes électromagnétiques pulsées disposé à proximité de ladite hélice sur une partie fixe de la turbomachine et apte à soumettre les éléments chauffants conducteurs de chaque pale à un champ magnétique lors de son passage devant ledit générateur du fait de la rotation de l’hélice, pour provoquer l’apparition de courants de Foucault dans lesdits éléments chauffants, lesdits courants provoquant un chauffage résistif. Selon encore une variante de la turbomachine, celle-ci comporte un dispositif de dégivrage comportant pour chaque pale un réseau comprenant un motif répété de bobines de fil conducteur reliées en série avec des polarités Nord/Sud alternées, ledit réseau étant alimenté par générateur de courant relié en deux points du réseau pour en provoquer d’une part le chauffage résistif et d’autre part l’apparition d’une force électromagnétique en surface de l’aube apte à solliciter le givre ou la glace recouvrant ladite pale. L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une pale du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une étape au cours de laquelle on dispose dans un moule une préforme de la pale en matériau composite, le joint de colle comportant ledit élément chauffant et le clinquant métallique, et une étape de moulage de la pale par un procédé de moulage par transfert de résine RTM. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : La est une vue en perspective éclatée d’une pale d’hélice ou de soufflante d’une turbomachine selon l’état de la technique ; La est une vue en perspective assemblée de la pale de la ; La est une vue schématique d’un réseau de fils formant un élément chauffant selon l’invention ; La est une vue en coupe éclatée d’un film de colle avec l’élément chauffant selon l’invention ; La est une vue en coupe assemblée d’un film de colle avec l’élément chauffant selon l’invention ; La est une vue en perspective éclatée d’une pale selon l’invention ; La est une vue de face d’un media perméable comportant un réseau de fils formant l’élément chauffant selon l’invention ; La est une vue schématique d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de dégivrage comportant une pale selon l’invention ; La est une vue schématique d’un circuit pour le dispositif de dégivrage de la ; La est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de dégivrage comportant une pale selon l’invention ; La est une vue schématique d’un circuit pour le dispositif de dégivrage de la ; La est une vue schématique d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif de dégivrage comportant une pale selon l’invention, La est une vue schématique des efforts exercés sur une surface par une bobine d’un réseau du dispositif de dégivrage de la ; La est une vue schématique d’un réseau pour le dispositif de dégivrage de la . Pale (10) d’hélice de turbomachine en matériau composite comportant un intrados (14) et un extrados (16) jointifs en un bord d’attaque (18), ledit bord d’attaque (18) étant recouvert d’un clinquant métallique (20) qui est collé sur ledit bord d’attaque (18) au moyen d’un joint de colle (24), ladite pale (10) comportant en outre au moins une surface recouverte d’un élément (28) chauffant électriquement et/ou thermiquement conducteur qui est apte à provoquer une fonte de givre ou de glace recouvrant ladite pale (10), caractérisée en ce que ledit élément chauffant et/ou thermiquement conducteur est emprisonné dans le joint de colle (24) entre le bord d’attaque (18) et le clinquant (20). Pale (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’élément chauffant (28) comporte au moins un fil conducteur (30) pris dans ledit joint de colle (24). Pale (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’élément chauffant (28) comporte un réseau de fils conducteurs (30). Pale selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le réseau est un maillage ou un motif répété de fils conducteurs (30). Pale (10) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le joint de colle (24) comporte un media (34) perméable d’épaisseur déterminée qui permet le passage de la colle au travers dudit media perméable (34), ledit media étant imprégné de colle et l’épaisseur du joint de colle étant déterminée par l’épaisseur dudit media (34), et en ce que le media perméable (34) comporte le réseau de fils conducteurs (30). Turbomachine comportant une soufflante comportant des pales (10) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l’élément (28) chauffant est au moins thermiquement conducteur et en ce que la turbomachine comporte un dispositif de dégivrage (36) comportant une source de chaleur reliée à chaque élément (28) chauffant pour en provoquer le chauffage par conduction thermique. Turbomachine comportant une soufflante comportant des pales (10) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’élément (28) chauffant est au moins chauffant électriquement et en ce que la turbomachine comporte un dispositif de dégivrage (36’’) comportant un générateur de courant (38) relié en deux points (40) de chaque élément chauffant (28) et apte à en provoquer un chauffage résistif. Turbomachine comportant une soufflante comportant des pales (10) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de dégivrage (36’) comportant un générateur (42) d’ondes électromagnétiques pulsées disposé à proximité de ladite soufflante sur une partie fixe (44) de la turbomachine et apte à soumettre les éléments chauffants (28) de chaque pale à un champ magnétique (B) lors de son passage devant ledit générateur (42) du fait de la rotation de la soufflante, pour provoquer l’apparition de courants de Foucault dans lesdits éléments chauffants (28), lesdits courants provoquant un chauffage résistif. Turbomachine comportant une soufflante comportant des pales (10) selon la revendication 4 à 6, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de dégivrage comportant pour chaque pale un réseau comprenant un motif (46) répété de bobines (48) de fil conducteur reliées en série avec des polarités Nord/Sud alternées, ledit réseau étant alimenté par un générateur de courant (38) relié en deux points du réseau (40) pour en provoquer d’une part le chauffage résistif et d’autre part l’apparition d’une force électromagnétique (F) en surface de la pale (10) apte à solliciter le givre ou la glace recouvrant ladite pale (F).