Brevet FR3115223A1 — publié le 20220422

Fabrication d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air intégrant des ouvertures à bord rentré L’invention concerne un procédé de fabrication d’une lèvre d’entrée d’air comprenant : - le placement d’une ébauche en regard d’une surface tridimensionnelle de formage d’une matrice d’un outillage d’hydroformage, la surface tridimensionnelle comprenant une portion annulaire externe pour la formation de la paroi externe d’une lèvre d’entrée d’air, la portion annulaire externe comprenant au moins une empreinte d’ouverture faisant saillie sur la surface tridimensionnelle, - formage d’une préforme de lèvre d’entrée d’air (60) par hydroformage de l’ébauche sur la surface tridimensionnelle de la matrice, la préforme de lèvre d’entrée d’air présentant en section une forme de U, la paroi externe (61) de la lèvre d’entrée d’air comprenant au moins un logement en creux (62) avec un bord rentré (620) et un fond (621), le logement ayant une forme correspondant à la forme de ladite au moins une empreinte d’ouverture, - découpe d’une ouverture (622) dans chaque logement en creux (62) en conservant au moins le bord rentré (620) de manière à obtenir une lèvre d’entrée d’air comprenant au moins une ouverture ayant un bord formé intégralement avec la paroi externe de ladite lèvre. Figure pour l’abrégé : Fig. 9. Fabrication d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air intégrant des ouvertures à bord rentré La présente invention concerne la fabrication de lèvres d’entrée d’air de nacelles de moteur aéronautique. Les nacelles de moteurs aéronautiques comportent un capot d'entrée d'air prolongé à l'avant par une lèvre présentant en section la forme d'un U ouvert vers l'arrière. La lèvre d'entrée d'air a notamment pour fonction d'assurer l'écoulement aérodynamique de l'air, d'une part, vers le canal de soufflante et, d'autre part, vers l'extérieur de la nacelle. Les lèvres d’entrée d’air sont fabriquées en une seule pièce ou à partir de plusieurs secteurs annulaires individuels assemblés entre eux ultérieurement. Les lèvres d’entrée d’air ou secteurs annulaires sont fabriqués individuellement par formage de tôles et plus spécifiquement par tournage centrifuge (encore appelé « spin forming »). Une fois la lèvre d’entrée d’air ou le secteur annulaire fabriqué, il est courant de réaliser des ouvertures par usinage dans la paroi de la lèvre ou du secteur notamment pour y loger et fixer des pièces rapportées. L’usinage d’ouvertures dans la paroi de la lèvre ou du secteur annulaire après formage peut entraîner des défauts dits de « laminarité » correspondant à une modification du profil aérodynamique de la lèvre ou du secteur qui est susceptible de perturber l’écoulement du flux le long de la paroi externe de la lèvre ou du secteur de lèvre. En outre, lorsqu’une pièce rapportée est fixée au niveau d’une ouverture, les organes de fixations utilisés font saillie sur la surface de la paroi externe de la lèvre ou du secteur, ce qui perturbe également l’écoulement du flux le long de la paroi externe de la lèvre ou du secteur de lèvre. Or, il existe un besoin pour la fabrication de lèvres d’entrée d’air ou de secteurs annulaires de lèvres d’entrée d’air comportant une ou plusieurs ouvertures qui ne modifient pas le profil aérodynamique de la lèvre ou du secteur annulaire après formage. A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air comprenant : - le placement d’une ébauche en regard d’une surface tridimensionnelle d’une matrice d’un outillage d’hydroformage, la surface tridimensionnelle comprenant une portion annulaire externe pour la formation de la paroi externe d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air, la portion annulaire externe comprenant au moins une empreinte d’ouverture faisant saillie sur la surface tridimensionnelle, - le formage d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur de lèvre d’entrée d’air par hydroformage de l’ébauche sur la surface tridimensionnelle de la matrice, la préforme de lèvre d’entrée d’air ou la préforme de secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air présentant en section une forme de U, la paroi externe de la préforme de lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air comprenant au moins un logement en creux avec un bords rentré et un fond, le logement ayant une forme correspondant à la forme de ladite au moins une empreinte d’ouverture, - la découpe d’une ouverture dans chaque logement en creux en conservant au moins le bord rentré de manière à obtenir une lèvre d’entrée d’air ou un secteur de lèvre d’entrée d’air comprenant au moins une ouverture ayant un bord formé intégralement avec la paroi externe de ladite lèvre ou dudit secteur. Ainsi, grâce au procédé de l’invention, chaque ouverture est réalisée à partir d’un logement formé en même temps que la lèvre d’entrée d’air ou le secteur de lèvre d’entrée d’air. La formation du logement ne peut donc pas modifier la géométrie et le profil aérodynamique de la paroi externe puisqu’il est réalisé simultanément avec le formage de la lèvre ou du secteur. En outre, chaque logement s’étend sous la paroi externe. Par conséquent, tout usinage ultérieur du logement pour former une ouverture n’a aucun impact sur la géométrie de la paroi externe et donc sur le profil aérodynamique de la lèvre ou du secteur. Selon une caractéristique particulière du procédé de l’invention, lors de la découpe d’une ouverture dans un ou plusieurs logements en creux, seule tout ou partie du bord rentré est conservé. Dans ce cas, une pièce rapportée peut être fixée sur le bord rentré de l’ouverture du logement en creux, ladite pièce s’étendant sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. La pièce rapportée peut notamment correspondre à une écope. Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, lors de la découpe d’une ouverture dans un ou plusieurs logements en creux, une portion du fond du logement en creux est conservée de manière à former un soyage dans l’ouverture, le procédé comprenant en outre la fixation d’une pièce rapportée sur la portion du fond du logement, ladite pièce étant présente sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air ou affleurant la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, chaque empreinte d’ouverture est montée sur une clé amovible. Cela permet en particulier de faciliter le démoulage de la préforme de lèvre ou de secteur annulaire. L’invention a également pour objet une lèvre d’entrée d’air ou secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air présentant en section une forme de U, la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air comprenant une ou plusieurs ouvertures, chaque ouverture comportant au moins un bord rentré intégralement formé avec la paroi externe et s’étendant sous ladite paroi externe. Selon une caractéristique particulière de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air de l’invention, une pièce rapportée est fixée sur le bord rentré d’une ou plusieurs ouvertures présentes sur la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air, ladite pièce s’étendant sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Selon une autre caractéristique particulière de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air de l’invention, la pièce rapportée correspond à une écope. Selon une autre caractéristique particulière de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air de l’invention, une ou plusieurs ouvertures comportent en outre un soyage et une pièce rapportée sur le soyage, ladite pièce étant présente sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air ou affleurant la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. La est un ordinogramme montrant les étapes d’un procédé de fabrication d’une lèvre d’entrée d’air conformément à un mode de réalisation de l’invention, La est une vue schématique d’une plaque de tôle, La est une schématique d’un anneau obtenu après découpe de la plaque de tôle de la , La est une vue schématique en perspective d’un tronc de cône obtenu à partir de l’anneau de la , La est une vue schématique en perspective d’une ébauche de lèvre d’entrée d’air obtenue à partir du tronc de cône de la , La est une vue schématique en perspective montrant le placement de l’ébauche de la dans un outillage d’hydroformage, La est une vue schématique en coupe de l’outillage d’hydroformage de la une fois fermé et en fonctionnement, La est une vue schématique en perspective montrant le démoulage d’une préforme de lèvre d’entrée d’air après hydroformage de l’ébauche de la dans l’outillage d’hydroformage des figures 6 et 7, La est une vue en perspective montrant la découpe d’ouvertures dans la préforme de lèvre de la , La est une vue en perspective montrant une lèvre d’entrée d’air obtenue après découpe des ouvertures de la , La est une vue schématique en coupe montrant la fixation d’une trappe rapportée sur la lèvre d’entrée d’air de la , La est une vue schématique en coupe montrant la fixation d’une écope rapportée sur la lèvre d’entrée d’air de la , L'invention s'applique d'une manière générale à la réalisation de lèvres d’entrée d’air ou de secteurs annulaires pour lèvre d’entrée d’air pour nacelles de moteur aéronautique. La décrit les étapes d’un procédé de fabrication d’une lèvre d’entrée d’air conforme à l’invention. Comme illustrée sur la , le procédé débute par la fourniture d’une plaque de tôle 10, par exemple en alliage d’aluminium (étape S1). La tôle 10 peut être une plaque intégrale ou obtenue par assemblage de plusieurs plaques fixées entre elles par soudure afin d’obtenir des plaques de tôle de grandes dimensions à partir de plaques de tôles unitaires de plus petites dimensions. On découpe ensuite la plaque de tôle 10 pour former un anneau 20 illustré sur la (étape S2). L’anneau 20 est usiné mécaniquement en épaisseur de manière à obtenir une épaisseur de tôle constante après mise en forme (étape S3). Un tronc de cône 30 illustré sur la est ensuite formé à partir de l’anneau 20 par la technique connue du roulage de tôle. Une fois formé, le tronc de cône 30 est préformé, par exemple par repoussage et/ou emboutissage, en une ébauche de lèvre 40 présentant une forme générale proche de celle de la lèvre finale, c’est-à-dire présentant déjà en section une forme de U comme représentée sur la (étape S5). Conformément à l’invention, on procède alors à la mise en forme finale d’une lèvre d’entrée d’air par hydroformage ou formage haute pression interne (étape S6). Plus précisément et comme illustrée sur la , l’ébauche 40 est placée dans un moule 51, encore appelé matrice, d’un outillage d’hydroformage 50, la matrice 51 comportant une surface tridimensionnelle 510 correspondant à la forme de la préforme de lèvre à obtenir. L’outillage 51 est ensuite fermé hermétiquement par un couvercle 52 comme illustré sur la . Le couvercle 52 comporte une ouverture 520 à travers laquelle est introduit un fluide 53 sous haute pression. La forte pression P du fluide 53 exercée sur l’ébauche 40 contraint celle-ci à prendre la forme de la surface tridimensionnelle 510 de la matrice 51. Dans l’exemple décrit ici, la surface tridimensionnelle 510 comporte une portion annulaire externe 510a pour la formation de la paroi externe d’une lèvre d’entrée. La portion annulaire externe 510a comporte deux empreintes d’ouverture 511 et 512 de géométrie différente. Dans l’exemple décrit ici, l’empreinte 511 est destinée à permettre la formation d’un logement creux pour l’intégration d’une trappe sur la lèvre d’entrée d’air tandis que l’empreinte 512 est destinée à permettre la formation d’un logement creux pour l’intégration d’une sortie d’air sur la lèvre d’entrée d’air. Les empreintes d’ouverture 511 et 512 sont de préférence montées respectivement sur des clés amovibles 5110 et 5120. Une fois l’hydroformage terminé, on obtient une préforme de lèvre d’entrée d’air 60 en une seule pièce présentant une forme de révolution ayant en section une forme de U. On démoule alors la lèvre d’entrée d’air comme représenté sur la (étape S7). Les empreintes d’ouverture 511 et 512 étant ici montées sur des clés amovibles 5110 et 5120, elles peuvent être retirées afin de faciliter le démoulage de la lèvre après hydroformage. A ce stade, la préforme de lèvre d’entrée d’air 60 présente déjà la géométrie finale de la lèvre, en particulier au niveau de sa paroi externe 61 le long de laquelle un flux d’air est destiné à s’écouler. Il est donc important de préserver le profil aérodynamique de la paroi externe de la lèvre. Comme illustrée sur la figure, la lèvre d’entrée 60 comporte en outre deux logements en creux 62 et 63 sur sa paroi externe 61 formés respectivement par les empreintes 511 et 512. Le logement en creux 62 comprend un bord rentré 620 et un fond 621 s’étendant tous les deux sous la paroi externe 61. De même, le logement en creux 63 comprend un bord rentré 630 et un fond 631 s’étendant tous les deux sous la paroi externe 61. On procède ensuite à la découpe d’une ouverture dans chacun des logements en creux 62 et 63 (étape S8). Comme illustrée sur la , une ouverture 622 est réalisée dans le fond 621 du logement en creux 62, par exemple par usinage. Dans l’exemple décrit ici, on ne retire pas entièrement le fond 621 afin de laisser subsister une portion 6210 et former un soyage 623 correspondant au bord rentré 620 et à la portion 6210 tous les deux formés intégralement avec le reste de la préforme de lèvre d’entrée d’air. Une ouverture 632 est également réalisée dans le logement en creux 63. Dans l’exemple décrit ici, le fond 631 est entièrement retiré afin de ne conserver que le bord rentré 630. Dans le cas où le fond d’un logement en creux est entièrement retiré, on conserve tout ou partie du bord rentré selon les besoins de fixation. On peut par exemple retirer exclusivement le fond et conserver l’intégralité du bord rentré. On peut également retirer une partie du bord rentré de manière à ajuster la profondeur d’extension du bord sous la paroi externe de la lèvre au besoin, voire éliminer une partie entière du bord rentré par exemple sur un ou plusieurs côtés du logement en creux. On obtient alors une lèvre d’entrée d’air 70 de forme de révolution ayant une section en forme de U et comportant une paroi externe 71 formant le profil aérodynamique de la lèvre. La paroi externe comporte deux ouvertures 710 et 711 correspondant aux ouvertures 622 et 632 réalisées dans la préforme de lèvre 60. L’ouverture 710 comporte un soyage 7101 intégralement formé avec la paroi externe 71 et s’étendant entièrement sous celle-ci. L’ouverture 711 comporte un bord rentré 7110 intégralement formé avec la paroi externe 71 et s’étendant entièrement sous celle-ci. Pour la fabrication d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air conformément au procédé de l’invention, on met en œuvres des étapes similaires aux étapes S1 à S8 décrites précédemment en adaptant certaines d’entre elles à la fabrication d’un secteur. Par souci de simplification, on ne décrit pas de nouveau en détails toutes ces étapes. L’adaptation des étapes déjà décrites consiste notamment : - à découper une portion d’anneau dans plaque de tôle (adaptation étape S2) ; - former une portion de tronc de cône (adaptation étape S4) ; - préformer une ébauche de secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air correspondant à un segment d’une ébauche de lèvre d’entrée d’air (adaptation étape S5) ; - formage d’une préforme de secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air par hydroformage en adaptant l’outillage d’hydroformage et en particulier la surface de formage tridimensionnelle de la matrice de l’outillage à la forme d’un secteur annulaire (adaptation étape S6). Ainsi, le procédé de l’invention permet de former une lèvre d’entrée d’air ou un secteur de lèvre d’entrée d’air comportant un ou plusieurs ouvertures dont les bords soyés ou non sont formés intégralement avec la structure de la lèvre ou secteur. La ou les ouvertures peuvent notamment, mais non exclusivement, être utilisées pour la fixation d’une pièce rapportée qui est présente sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air ou affleurant la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Le procédé de l’invention peut, par conséquent, comprendre en outre la fixation d’une ou plusieurs pièces rapportées (étape S9). Dans l’exemple décrit ici et comme illustrée sur la , une première pièce rapportée correspondant à une trappe 80 est fixée dans l’ouverture 710. Plus précisément et comme illustrée sur la , la trappe 80 est fixée au soyage 7101 intégralement formé avec la paroi externe 71 par des organes de fixation 81 de type vis-écrou. La trappe 80 affleure ainsi la surface de la paroi externe 71 de la lèvre d’entrée d’air 70 (la surface externe de la trappe 80 est sur le même plan que la surface de la paroi externe 71). Ainsi, la trappe 80 ne perturbe pas l’écoulement du flux d’air F le long de la paroi externe 71. Une deuxième pièce rapportée correspondant ici à une écope 90 est fixée dans l’ouverture 711. Plus précisément, l’écope 90 est fixé sur le bord rentré 7110 intégralement formé avec la paroi externe 71 par des organes de fixation 91 de type vis-écrou. L’écope 90 et les organes de fixation 91 s’étendant entièrement sous la paroi externe, ils ne peuvent pas perturber l’écoulement du flux d’air F le long de la paroi externe 71. En outre, la présence de bords de fixation (soyés ou non) intégralement formés avec la paroi externe de la lèvre ou du secteur annulaire permet de fixer une pièce rapportée sans avoir à utiliser d’éclisse ou de surface d’accostage supplémentaire. On allège ainsi la masse globale de la lèvre d’entrée d’air. Procédé de fabrication d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air (70, 71) comprenant : - le placement d’une ébauche (40) en regard d’une surface tridimensionnelle de formage (510) d’une matrice d’un outillage d’hydroformage (51), la surface tridimensionnelle comprenant une portion annulaire externe (510a) pour la formation de la paroi externe d’une lèvre d’entrée d’air ou d’un secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air, la portion annulaire externe comprenant au moins une empreinte d’ouverture (511) faisant saillie sur la surface tridimensionnelle, - le formage d’une préforme de lèvre d’entrée d’air (60) ou d’un secteur de lèvre d’entrée d’air par hydroformage de l’ébauche sur la surface tridimensionnelle de la matrice, la préforme de lèvre d’entrée d’air ou la préforme de secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air présentant en section une forme de U, la paroi externe (61) de la préforme de lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air comprenant au moins un logement en creux (62) avec un bord rentré (620) et un fond (621), le logement ayant une forme correspondant à la forme de ladite au moins une empreinte d’ouverture (511), - la découpe d’une ouverture (622) dans chaque logement en creux (62) en conservant au moins le bord rentré (620) de manière à obtenir une lèvre d’entrée d’air (70) ou un secteur de lèvre d’entrée d’air comprenant au moins une ouverture (710) ayant un bord formé intégralement avec la paroi externe (71) de ladite lèvre ou dudit secteur. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lors de la découpe d’une ouverture (632) dans un ou plusieurs logements en creux (63), seule tout ou partie du bord rentré (630) est conservé. Procédé selon la revendication 2, dans lequel une pièce rapportée est fixée sur le bord rentré (630) de l’ouverture (632) du logement en creux (63), ladite pièce s’étendant sous la paroi externe (71) de la lèvre d’entrée d’air (70) ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la pièce rapportée correspond à une écope (90). Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lors de la découpe d’une ouverture (622) dans un ou plusieurs logements en creux (62), une portion (6210) du fond (621) du logement en creux est conservée de manière à former un soyage (623) dans l’ouverture, le procédé comprenant en outre la fixation d’une pièce rapportée sur la portion (6210) du fond du logement, ladite pièce étant présente sous la paroi externe (71) de la lèvre d’entrée d’air (70) ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air ou affleurant la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque empreinte d’ouverture (511) est montée sur une clé amovible (5110). Lèvre d’entrée d’air (70) ou secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air présentant en section une forme de U, la paroi externe (71) de la lèvre d’entrée d’air (70) ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air comprenant une ou plusieurs ouvertures (711), chaque ouverture (711) comportant au moins un bord rentré (7110) intégralement formé avec la paroi externe (71) et s’étendant sous ladite paroi externe. Lèvre d’entrée d’air ou secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air selon la revendication 7, dans lequel une pièce rapportée est fixée sur le bord rentré (7110) d’une ou plusieurs ouvertures (711) présentes sur la paroi externe (71) de la lèvre d’entrée d’air (70) ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air, ladite pièce s’étendant sous la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air. Lèvre d’entrée d’air ou secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air selon la revendication 8, dans lequel la pièce rapportée correspond à une écope (90). Lèvre d’entrée d’air ou secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air selon la revendication 7, dans lequel, une ou plusieurs ouvertures (710) comportent en outre un soyage (7101) et une pièce rapportée (80) sur le soyage, ladite pièce étant présente sous la paroi externe (71) de la lèvre d’entrée d’air (70) ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air ou affleurant la paroi externe de la lèvre d’entrée d’air ou du secteur annulaire de lèvre d’entrée d’air.