Brevet FR3124546A1 — publié le 20221230

L’invention concerne une aube de rotor de turbomachine aéronautique comprenant un pied d’aube (10a) destiné à être logé dans une alvéole d’un disque de rotor, caractérisée en ce que le pied d’aube (10a) porte un ou plusieurs aimants permanents ‘22a-c) destinés à coopérer magnétiquement avec une ou plusieurs parois métalliques d’une alvéole d’un disque de rotor. Figure pour l’abrégé : Fig.4 AUBE DE ROTOR A MAINTIEN AMELIORE, PROCEDE DE FABRICATION D’UNE TELLE AUBE ET ROTOR COMPORTANT UNE TELLE AUBE Le présent exposé concerne une aube de rotor à maintien amélioré, un procédé de fabrication d’une telle aube et un rotor comportant une pluralité d’aubes à maintien amélioré. L’invention s’applique notamment aux aubes de soufflante, notamment de turbomachines pour la propulsion aéronautique (ex : turbines à gaz), voire d’autres turbomachines telles que des turbines industrielles. Les aubes de soufflante, notamment dans une turbomachine ou turboréacteur d’aéronef, sont généralement montées suivant une extension radiale à la périphérie d’un disque de soufflante ou rotor, par l’intermédiaire d’un pied d’aube qui est engagé dans une des alvéoles disposées de manière circonférentielle à la périphérie du disque. Le pied d’une aube de soufflante présente généralement une forme de bulbe, suivant une vue en section transversale relativement à l’axe de rotation de la soufflante. L’alvéole recevant le pied d’aube présente une forme sensiblement complémentaire à la forme du pied d’aube, formant ainsi un montage du type à queue d’aronde. Le pied d’aube est monté avec un certain jeu dans l’alvéole correspondante de telle manière qu’au repos le pied d’aube peut descendre radialement en direction du fond de l’alvéole, voire reposer au fond de l’alvéole. Lors du fonctionnement de la soufflante, les aubes sont soumises aux forces centrifuges et entrainées radialement vers l’extérieur en éloignement du fond des alvéoles du disque. Les parois du pied, appelées portées, de chaque aube sont amenées ainsi en butée contre les parois ou portées de l’alvéole correspondante, plus particulièrement dans la partie supérieure de l’alvéole située à proximité de l’ouverture par laquelle l’aube s’étend radialement hors de l’alvéole. Lorsque la turbomachine est à l’arrêt (suite à un incident ou non) et/ou dans le cas d’ingestion d’objets durant le vol tel que l’ingestion d’un oiseau ou, de manière générale, lorsque la vitesse de rotation de la soufflante n’est pas suffisamment élevée pour que les forces centrifuges maintiennent en contact les pieds des aubes avec les portées correspondantes des alvéoles, les aubes ne sont pas suffisamment bien maintenues dans leurs alvéoles, ce qui peut engendrer des chocs, et notamment une dégradation des aubes lorsque celles-ci sont en composite, du bruit… A cet effet, il est connu du brevet EP 2 009 245 B1 de maintenir les pieds des aubes dans leurs alvéoles par des cales en élastomère qui sont positionnées entre le dessous du pied de l’aube et le fond de l’alvéole correspondante. Bien que satisfaisante, cette solution présente toutefois l’inconvénient de nécessiter la conception d’une pièce séparée spécifique (cale) qui fait intervenir des opérations additionnelles d’approvisionnement, de fabrication et de montage. De plus, l’assemblage des pièces constitutives de la soufflante s’en trouve modifié puisqu’il faut monter chaque cale dans une alvéole et monter le pied de chaque aube dans une alvéole en tenant compte de la présence de la cale. De manière générale, le problème de maintien des pieds des aubes dans leurs alvéoles se rencontre sur d’autres types de rotors tels que sur des turbines de turbomachines, notamment de turbines basse pression. Compte tenu de ce qui précède, il serait utile de concevoir une solution simplifiée de maintien des pieds des aubes d’un rotor dans les alvéoles du disque de rotor. L’invention a ainsi pour objet une aube de rotor de turbomachine aéronautique comprenant un pied d’aube destiné à être logé dans une alvéole d’un disque de rotor, caractérisée en ce que le pied d’aube porte un ou plusieurs aimants permanents destinés à coopérer magnétiquement avec une ou plusieurs parois métalliques d’une alvéole d’un disque de rotor. Cette configuration permet de maintenir en position le pied d’aube dans l’alvéole (dans laquelle il est monté) par simple attraction magnétique entre le ou les aimants permanents du pied et la ou les parois métalliques bordant extérieurement l’alvéole. Aucune pièce de calage mécanique n’est donc nécessaire entre le pied de l’aube et l’alvéole, ce qui simplifie considérablement l’assemblage des aubes du rotor dans les alvéoles. Cette configuration modifie ainsi le comportement mécanique de l’aube sans modifier globalement la géométrie de l’aube, notamment la géométrie de son pied, ni même la géométrie de l’alvéole. En effet, notamment lors d’une ingestion d’un objet extérieur tel qu’un oiseau dans la turbomachine intégrant le rotor, le choc produit par l’objet sur une aube a normalement pour conséquence de faire pivoter l’aube sous l’impact et donc le pied d’aube dans son alvéole. L’aube peut subir en outre un mouvement de plongée axial (suivant l’axe de rotation du disque) vers l’avant puis, en réaction, vers l’arrière. Les parties avant, centrale et arrière de l’aube subissent ainsi des mouvements de torsion et de plongée axiale d’amplitudes différentes pour chacune d’elles. Lorsque l’aube est en matériau composite, un tel choc peut en outre conduire à une dégradation de l’aube en occasionnant des fissures dans le pied de l’aube. Grâce à l’invention, l’interaction magnétique qui a lieu entre le pied d’aube et les parois de l’alvéole a pour effet de maintenir la position du pied dans l’alvéole et ainsi d’empêcher, ou au moins de limiter, les mouvements intempestifs décrits ci-dessus et qui sont préjudiciables au bon fonctionnement et à la durabilité de l’aube. Cette interaction magnétique peut également limiter les phénomènes d’usure qui peuvent se produire par frottement entre les parois du pied d’aube et les parois de l’alvéole. Ces avantages se produisent également, indépendamment de l’ingestion d’objets extérieurs, lorsque la vitesse de rotation de la soufflante n’est pas suffisamment élevée pour que les forces centrifuges maintiennent en en position fixe relative les pieds des aubes avec les portées correspondantes des alvéoles. Selon d’autres caractéristiques possibles : -l’aube s’étend radialement en éloignement du pied d’aube suivant une direction radiale ou hauteur d’aube, le pied d’aube s’étendant, d’une part, longitudinalement suivant une direction longitudinale perpendiculaire à la direction radiale et, d’autre part, transversalement suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction radiale et à la direction longitudinale de manière à adopter une forme générale de bulbe suivant une vue prise dans un plan contenant les directions radiale et transversale ; - la forme générale de bulbe est définie par une paroi d’extrémité constituant la paroi de dessous du pied d’aube et par deux parois latérales symétriques qui rejoignent la paroi d’extrémité ; - un ou plusieurs aimants permanents sont associés à la paroi d’extrémité ; - un ou plusieurs aimants permanents sont associés à chacune des parois latérales ; - un ou plusieurs aimants permanents sont associés à la paroi d’extrémité et à chacune des parois latérales ; -lorsqu’un seul aimant permanent est associé à la paroi considérée, cet aimant s’étend suivant la direction longitudinale du pied d’aube sur une dimension supérieure à la moitié de la dimension longitudinale totale de la paroi ; -lorsque plusieurs aimants permanents sont associés à la paroi considérée, ces derniers sont disposés suivant la direction longitudinale du pied d’aube en étant écartés les uns des autres suivant cette direction ; -le ou les aimants permanents associés à une paroi n’occupent qu’une partie de la surface externe de cette paroi ; -le ou les aimants permanents sont réalisés dans un alliage choisi parmi AlNiCo et SmCo ; - l’aube de rotor est une aube d’une soufflante de turbomachine. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une aube de rotor de turbomachine aéronautique comprenant un pied d’aube destiné à être logé dans une alvéole d’un disque de rotor, caractérisé en ce que le procédé comprend une mise en place d’un ou de plusieurs aimants permanents dans le pied d’aube. Le ou les aimants étant directement et simplement intégrés à l’aube, ils ne constituent pas une ou des pièces additionnelles qui, notamment, complexifient l’installation d’une aube dans une alvéole. Les autres caractéristiques relatives à l’aube brièvement décrite ci-dessus s’appliquent également au procédé qui vient d’être exposé. Selon d’autres caractéristiques possibles : la mise en place d’un ou de plusieurs aimants permanents dans le pied d’aube comprend au choix : -le collage d’un ou de plusieurs aimants permanents sur une surface externe du pied d’aube ; ou -d’une part, le positionnement d’un ou de plusieurs aimants permanents sur une surface externe d’une préforme de pied d’aube réalisée à partir de fibres de renfort, -et, d’autre part, l’injection d’une résine afin de lier la préforme et le ou les aimants permanents par co-injection. L’invention a également pour objet un rotor comprenant un disque de rotor muni d’alvéoles à une périphérie externe du disque et des aubes de rotor ayant chacune un pied et qui sont respectivement engagées dans les alvéoles du disque par l’intermédiaire du pied de chaque aube, caractérisé en ce que les aubes de rotor sont conformes au bref exposé mentionné ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La est une vue schématique partielle en perspective d’une aube montée sur un disque de rotor selon un mode de réalisation de l’invention; La est une vue schématique illustrant l’aube de la montée dans l’alvéole du disque de rotor suivant une section transversale; La est une vue schématique partielle en perspective illustrant le dessous d’un pied d’aube selon un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue schématique partielle en perspective illustrant l’un des côtés du pied d’aube de la ; La est une vue schématique partielle en perspective illustrant une variante de réalisation du pied d’aube des Figures 3 et 4. Aube de rotor (10 ; 30) de turbomachine aéronautique comprenant un pied d’aube (10a ; 30a) destiné à être logé dans une alvéole (14) d’un disque de rotor (12), caractérisée en ce que le pied d’aube (10a ; 30a) porte un ou plusieurs aimants permanents (20a-c, 22a-c ; 32, 34) destinés à coopérer magnétiquement avec une ou plusieurs parois métalliques (14b-d) d’une alvéole (14) d’un disque de rotor. Aube de rotor selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’aube (10 ;30) s’étend radialement en éloignement du pied d’aube suivant une direction radiale ou hauteur d’aube (Z), le pied d’aube (10a ; 30a) s’étendant, d’une part, longitudinalement suivant une direction longitudinale (X) perpendiculaire à la direction radiale (Z) et, d’autre part, transversalement suivant une direction transversale (Y) perpendiculaire à la direction radiale et à la direction longitudinale de manière à adopter une forme générale de bulbe suivant une vue prise dans un plan contenant les directions radiale et transversale. Aube de rotor selon la revendication 2, caractérisée en ce que la forme générale de bulbe est définie par une paroi d’extrémité (10a3) constituant la paroi de dessous du pied d’aube et par deux parois latérales symétriques (10a1, 10a2) qui rejoignent la paroi d’extrémité. Aube de rotor selon la revendication 3, caractérisée en ce que un ou plusieurs aimants permanents (20a-20c ; 34) sont associés à la paroi d’extrémité. Aube de rotor selon la revendication 3, caractérisée en ce que un ou plusieurs aimants permanents sont associés à chacune des parois latérales (22a-c ; 32). Aube de rotor selon la revendication 3, caractérisée en ce que un ou plusieurs aimants permanents sont associés à la paroi d’extrémité (20a-c) et à chacune des parois latérales (22a-c). Aube de rotor selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que, lorsqu’un seul aimant permanent (32, 34) est associé à la paroi considérée, cet aimant s’étend suivant la direction longitudinale (X) du pied d’aube sur une dimension supérieure à la moitié de la dimension longitudinale totale de la paroi. Aube de rotor selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que, lorsque plusieurs aimants permanents (20a-c, 22a-c) sont associés à la paroi considérée, ces derniers sont disposés suivant la direction longitudinale (X) du pied d’aube en étant écartés les uns des autres suivant cette direction. Aube de rotor selon l’une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que le ou les aimants permanents (20a-c, 22a-c ; 32, 34) associés à une paroi n’occupent qu’une partie de la surface externe de cette paroi. Aube de rotor selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le ou les aimants permanents sont réalisés dans un alliage choisi parmi AlNiCo et SmCo. Aube de rotor selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l’aube de rotor est une aube d’une soufflante de turbomachine. Procédé de fabrication d’une aube de rotor de turbomachine aéronautique comprenant un pied d’aube destiné à être logé dans une alvéole d’un disque de rotor, caractérisé en ce que le procédé comprend une mise en place d’un ou de plusieurs aimants permanents dans le pied d’aube. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la mise en place d’un ou de plusieurs aimants permanents dans le pied d’aube comprend au choix : -le collage d’un ou de plusieurs aimants permanents sur une surface externe du pied d’aube ; ou -d’une part, le positionnement d’un ou de plusieurs aimants permanents sur une surface externe d’une préforme de pied d’aube réalisée à partir de fibres de renfort, -et, d’autre part, l’injection d’une résine afin de lier la préforme et le ou les aimants permanents par co-injection. Rotor de turbomachine aéronautique comprenant un disque de rotor (32) muni d’alvéoles (14) à une périphérie externe du disque et des aubes de rotor (10 ; 30) ayant chacune un pied (10a ; 30a) et qui sont respectivement engagées dans les alvéoles (14) du disque par l’intermédiaire du pied de chaque aube, caractérisé en ce que les aubes de rotor sont conformes à l’une des revendications 1 à 11.