Brevet FR3128150A1 — publié le 20230421

Procédé d ’ impression d e riblet s sur la surface d’une pièce et pièce aéronautique comportant des riblets imprimés par un tel procédé Un aspect de l’invention concerne un procédé d’impression de riblets (50) sur la surface d’une pièce aéronautique (10), comportant les opérations suivantes : application (110) d’un revêtement anti-corrosion (12) sur la surface de la pièce, application (120) d’un revêtement de protection (20), lisse, sur la surface de la pièce, installation (130), sur la surface de la pièce recouverte du revêtement de protection, d’une contreforme (30) comportant des empreintes (45) de riblets, installation (140), sur la contreforme (30), d’une plaque de pression (40) application (150) d’une pression prédéfinie sur la plaque de pression (40) pendant une durée prédéterminée, et retrait de la plaque de pression (40) et de la contreforme (30) de sorte à obtenir des riblets (50) imprimés sur le revêtement de protection (20) recouvrant la surface de la pièce. Un autre aspect de l’invention concerne une pièce aéronautique (10) comportant une surface au moins partiellement recouverte de riblets imprimés selon ce procédé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 Procédé d’impression de riblets sur la surface d’une pièce et pièce aéronautique comportant des riblets imprimés par un tel procédé DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé pour imprimer des riblets à la surface d’une pièce aéronautique, comme une aube mobile ou fixe d’une turbomachine. Elle concerne également une pièce aéronautique revêtue de riblets imprimés au moyen d’un tel procédé. L’invention trouve des applications dans le domaine de l’aéronautique et, en particulier, dans le domaine de la mécanique des fluides appliquée à des pièces aéronautiques telles que des pièces de turbomachines. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Il est connu que les constructeurs aéronautiques cherchent en permanence à améliorer les performances aérodynamiques des aéronefs. En particulier, les motoristes cherchent à améliorer le rendement des moteurs d’avion, en analysant systématiquement et individuellement chaque source à l’origine de pertes de rendement afin de la réduire, voire de la supprimer. Parmi ces sources, les frottements de l’écoulement de l’air sur une surface rugueuse représentent une part non-négligeable des pertes totales. La proportion des frottements dans la génération des pertes dépend du nombre de Mach et de la complexité de la structure exposée à l’écoulement d’air. Pour des surfaces exposées à l’écoulement de l’air mais qui ne sont pas directement dans l’écoulement d’air (typiquement les parois de la veine d’air dans le cas d’une turbomachine), les frottements prennent une part encore plus prépondérante dans la génération des pertes. Afin de réduire ces pertes, il est possible de faire en sorte que les surfaces ne soient exposées qu’à des écoulements laminaires et non turbulents. Il est possible, alternativement, d’appliquer un traitement à la surface exposée à un écoulement turbulent de telle sorte que les pertes générées soient de moindre envergure. Un des traitements de surface connu pour réduire les frottements de l’écoulement d’air est le revêtement à base de riblets. Ce traitement consiste à revêtir la surface externe des éléments du moteur d’aéronef, appelés aussi pièces aérodynamiques, de riblets destinés à améliorer l’écoulement de l’air sur ces surfaces. Les riblets sont de fines nervures, ou rainures, imprimées sur la surface d’un élément soumis à un flux d’air et orientées parallèlement au sens d’écoulement du flux d’air afin de réduire le frottement dudit flux d’air sur la surface. Il est connu que lorsque la forme et les dimensions des riblets sont adaptées aux conditions (nombre de Mach, nombre de Reynolds, etc.), la réduction des frottements peut atteindre de l’ordre de 5 à 10%. Un tel traitement, lorsqu’il est correctement appliqué, permet de réduire la trainée de frottement générée par les couches limites turbulentes. En revanche, il peut amener à augmenter les frottements s’il agit sur une couche limite laminaire ou à générer des pertes accrues s’il agit sur des couches limites décollées ou, plus généralement, sur des écoulements chaotiques non-orientés. Il est donc important que le revêtement contenant les riblets soit correctement appliqué et qu’il soit appliqué sur les zones de l’élément soumises à des couches limites turbulentes. Un exemple d’un élément de moteur d’aéronef tel qu’une aube fixe est représenté sur la . La surface de cette aube 10 est recouverte, sur une partie 11, d’un revêtement comportant des riblets et, sur une partie 12, d’un revêtement sans riblets. Une des techniques d’impression de riblets connues consiste à appliquer, sur la surface de la pièce, un film polyuréthane, ou film PU, contenant des riblets. Ce film PU a pour but, d’une part, de protéger la pièce notamment contre l’érosion et, d’autre part, d’améliorer l’état de surface de la pièce par apport de riblets. Cependant, la fixation d’un film PU à riblets est une opération totalement manuelle, qui requière une grande précision. En effet, il est nécessaire que le film soit posé de façon à ce que les riblets soient correctement orientés par rapport au sens d'écoulement de l’air et sans qu’ils ne soient déformés. De plus, les riblets devant généralement ne recouvrir qu’une portion de la pièce (partie 11 sur la ), la partie non-recouverte de riblets (partie 12 sur la ) doit également être protégée de l’érosion. Un film PU complémentaire, sans riblet, doit donc être posé le long du film PU avec riblets. Cette juxtaposition des deux films PU est délicate car la tolérance t de l’écart entre les films PU est faible, généralement compris entre 2 et 6 mm, par exemple 4mm, comme représenté sur la . Une alternative à la pose d’un film PU complémentaire est la pose d’une peinture de protection sur la partie non-recouverte de riblets. Cependant, la pose d’une telle peinture est également délicate car, d’une part, la peinture ne doit pas recouvrir les riblets, sous peine de modifier les effets fluidiques desdits riblets et, d’autre part, la tolérance t de l’écart entre le film PU avec riblets et la couche de peinture est tout aussi faible que pour la pose d’un film PU complémentaire. Par ailleurs, il est connu que les films PU avec riblets présentent un coût relativement élevé, par rapport à des films PU simples, ce qui augmente le coût de production de la pièce. En outre, compte tenu de la difficulté de pose d’un tel revêtement avec riblets, il existe un risque élevé de non-conformité des pièces, ce qui augmente encore le coût moyen de la pièce sur l’ensemble de la production, à cause notamment du plus grand nombre de rebuts. Une autre technique d’impression de riblets consiste à graver les riblets au laser sur le matériau brut de la pièce aéronautique ou sur un revêtement de protection, de type peinture, déposé sur la surface de ladite pièce. Cependant, un tel procédé est non seulement long et coûteux, mais en plus il est difficilement applicable sur le plan industriel. Il existe donc un réel besoin d’un procédé industrialisable, facile à mettre en œuvre sur toutes sortes de pièces aéronautiques, présentant un coût plus faible que les procédés connus et permettant de limiter le risque de non-conformité. Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus de coût et de mise en œuvre des procédés d’impression des riblets sur la surface d’une pièce aéronautique, le demandeur propose un procédé d’impression de riblets dans lequel la totalité de la surface de la pièce est recouverte des mêmes revêtements, les riblets étant imprimés par pression d’une contreforme munie d’une empreinte. Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé d’impression de riblets sur la surface d’une pièce aéronautique, comportant les opérations suivantes : application d’un revêtement anti-corrosion sur la surface de la pièce, application d’un revêtement de protection, lisse, sur la surface de la pièce, installation, sur la surface de la pièce recouverte du revêtement de protection, d’une contreforme comportant une empreinte de riblets, installation, sur la contreforme, d’une plaque de pression, application d’une pression prédéfinie sur la plaque de pression pendant une durée prédéterminée, et retrait de la plaque de pression et de la contreforme de sorte à obtenir des riblets imprimés sur le revêtement de protection recouvrant la surface de la pièce. Ce procédé présente notamment les avantages d’être moins couteux que les procédés de l’art antérieur et d’être facilement industrialisable. Il offre, en outre, une surface externe sans écart ni discontinuité entre la zone avec riblets et la zone sans riblets, ce qui assure une continuité de l’écoulement d’air le long de la pièce. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé d’impression de riblets selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : le revêtement anti-corrosion et le revêtement de protection sont appliqués sur la totalité de la surface de la pièce. les empreintes de riblets sont appliquées sur une portion uniquement de ladite surface de la pièce de sorte qu’une portion seulement du revêtement de protection recouvrant la pièce est imprimée de riblets. La contreforme comporte une première zone sur laquelle sont gravées des empreintes de riblets et une seconde zone lisse. le revêtement anti-corrosion est une couche de peinture. le revêtement de protection est appliqué sur la pièce après séchage partiel du revêtement anti-corrosion. la pression sur la contreforme est réalisée sous-vide, au cours d’un cycle en autoclave. la pression sur la contreforme est réalisée mécaniquement, au moyen d’un dispositif de pression, au cours d’un cycle de polymérisation. le revêtement de protection est une peinture ou un film en polyuréthane. la contreforme comporte des empreintes de riblets de formes différentes. la contreforme comporte, sur une face avant, des empreintes de riblets en forme de nervures parallèles les unes aux autres et de section en forme de U ou de V. Un deuxième aspect de l’invention concerne une pièce aéronautique, caractérisée en ce qu’elle comporte une surface au moins partiellement recouverte de riblets imprimés selon le procédé défini ci-dessus. Une telle pièce a l’avantage de ne présenter aucun écart ni discontinuité entre la zone revêtue de riblets et la zone sans riblet. Avantageusement, la pièce aéronautique est une aube d’un aubage mobile ou fixe de turbomachine. Un troisième aspect de l’invention concerne une turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une pièce aéronautique telle que définie ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles : La , déjà décrite, représente une vue schématique en perspective d’une aube de turbomachine revêtue partiellement de riblets selon une technologie de l’art antérieur ; La représente une vue schématique en perspective d’un exemple d’aube de redresseur de flux sur laquelle le procédé de l’invention peut être appliqué ; La représente une vue schématique éclatée de l’aube de la lors de l’impression de riblets selon le procédé de l’invention ; La représente des vues schématiques d’exemples de riblets pouvant être imprimés selon le procédé de l’invention ; La représente une vue schématique d’un exemple de revêtement de protection sur lequel sont imprimés des riblets ; La représente schématiquement une aube de la au cours des différentes étapes du procédé d’impression de riblets selon l’invention ; et La représente, sous la forme d’un diagramme fonctionnel, les différentes opérations du procédé d’impression de riblets selon l’invention. Procédé d’impression de riblets (50) sur la surface d’une pièce aéronautique (10), comportant les opérations suivantes : application (110) d’un revêtement anti-corrosion (12) sur la surface de la pièce, application (120) d’un revêtement de protection (20), lisse, sur la surface de la pièce, installation (130), sur la surface de la pièce recouverte du revêtement de protection, d’une contreforme (30) comportant des empreintes (45) de riblets, installation (140), sur la contreforme (30), d’une plaque de pression (40) application (150) d’une pression prédéfinie sur la plaque de pression (40) pendant une durée prédéterminée, et retrait de la plaque de pression (40) et de la contreforme (30) de sorte à obtenir des riblets (50) imprimés sur le revêtement de protection (20) recouvrant la surface de la pièce. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement anti-corrosion (12) et le revêtement de protection (20) sont appliqués sur la totalité de la surface de la pièce (10). Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les empreintes (45) de riblets sont appliquées sur une portion uniquement de la surface de la pièce (10) de sorte qu’une portion seulement du revêtement de protection recouvrant la pièce est imprimée de riblets (50). Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la contreforme (30) comporte une première zone (31) sur laquelle sont gravées des empreintes de riblets (45) et une seconde zone lisse (32). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement anti-corrosion (12) est une couche de peinture. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le revêtement de protection (20) est appliqué sur la pièce après séchage partiel du revêtement anti-corrosion. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pression (150) sur la contreforme (30) est réalisée sous-vide, au cours d’un cycle en autoclave. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pression (150) sur la contreforme (30) est réalisée mécaniquement, au moyen d’un dispositif de pression, au cours d’un cycle de polymérisation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement de protection (20) est une peinture ou un film en polyuréthane. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la contreforme (30) comporte des empreintes de riblets (45) de formes différentes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la contreforme (30) comporte des empreintes de riblets (45) en forme de nervures parallèles les unes aux autres et de section en forme de U ou de V. Pièce aéronautique (10), caractérisée en ce qu’elle comporte une surface au moins partiellement recouverte de riblets imprimés selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11. Pièce aéronautique (10) selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite pièce est une aube d’un aubage mobile ou fixe de turbomachine. Turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une pièce selon la revendication 12 ou 13.