Brevet FR3132927A1 — publié le 20230825

L’invention concerne un système de fixation d’une aube pour turbomachine, comprenant : -une aube comportant, au niveau du pied d’aube, deux portions (54, 56) écartées l’une de l’autre suivant la direction transversale X de manière à ménager entre elles une cavité (C) s’étendant vers le bas suivant la direction Y de la hauteur de l’aube, depuis un fond (C1) de cavité jusqu’à une ouverture (C2) de cavité sur l’extérieur, située au niveau de l’extrémité inférieure du pied d’aube, -un élément d’attache (60) de l’aube engagé partiellement à l’intérieur de la cavité avec la partie engagée possédant une forme, dans un plan défini par les directions X et Y, qui s’étend en direction du fond (C1) en s’évasant suivant la direction X, les deux portions écartées (54, 56) du pied d’aube qui sont au contact de la forme évasée de l’élément d’attache (60) ayant des formes évasées correspondantes. Figure pour l’abrégé : Fig. 4. Préforme d’aube, aube et système de fixation d’aube de turbomachine Le présent exposé concerne le domaine des aubes en matériau tissé tridimensionnellement pour turbomachine, notamment pour aéronef, et plus particulièrement la fixation de telles aubes sur la turbomachine. On connaît dans les turbomachines, notamment pour aéronef, des systèmes pour fixer des aubes en matériau composite, par exemple des aubes d’une soufflante, sur des pièces qui sont montées sur la structure centrale du moteur ou qui font partie de cette structure. Ces pièces sont métalliques en raison des contraintes mécaniques et d’intégration sur la structure centrale du moteur auxquelles elles doivent répondre. Lors du fonctionnement de la turbomachine (aéronef en vol), les aubes de la soufflante sont soumises de manière principale à des sollicitations en flexion (en raison de l’incidence des aubes par rapport au flux d’air rencontré) qui génèrent des modes vibratoires et également à des sollicitations de pression aérodynamique constante. Ces sollicitations s’appliquent de manière statique et dynamique sur les aubes. En cas d’impact (ex : corps étrangers tels que oiseaux…) les aubes peuvent être soumises à des sollicitations de plus grandes amplitudes. On connaît aujourd’hui deux types de fixation d’aube qui sont : - d’une part, une fixation par bridage comme illustré sur la où une aube 1A (partiellement représentée) en matériau composite présente en section transversale une forme en T retournée avec la barre verticale 1A1 du T formant la pale de l’aube et la barre horizontale 1A2 du T formant le pied de l’aube et où des éléments de fixation 1A3 traversent l’épaisseur du pied d’aube 1A2 pour venir le fixer à une pièce métallique horizontale 1A4 disposée en dessous, - et, d’autre part, une fixation tangentielle comme illustré sur la où une aube 1B (partiellement représentée) en matériau composite présente en section transversale une forme sensiblement verticale dont le pied d’aube1B1 est enchâssé dans une pièce métallique 1B2 disposée en dessous, plus particulièrement, dans l’espace ménagé entre deux parois parallèles 1B21 et 1B22 de la pièce 1B2 qui s’étendent perpendiculairement à une base horizontale 1B23 de cette pièce, des éléments de fixation 1B3 traversant horizontalement les deux parois parallèles 1B21 et 1B22 et le pied d’aube 1B1 pour fixer cette dernière à la pièce 1B2. Bien que chacune de ces solutions soit satisfaisante, elles présentent néanmoins certains points d’amélioration. L’attache avec bridage de la nécessite de modifier la géométrie de l’aube en partie inférieure de celle-ci en formant une pièce en composite avec un angle de 90° (pied d’aube 1A2 perpendiculaire à la pale 1A1). Il en résulte une transformation des sollicitations exercées sur l’aube qui passent de sollicitations exercées dans le plan de la pale à des sollicitations exercées hors plan pouvant s’avérer limitantes pour les technologies composites. Cependant, cette modification géométrique et l’éloignement des fixations mécaniques de la pale de l’aube permettent d’obtenir un moment quadratique plus important et d’offrir une raideur en flexion/torsion plus importante de la structure ainsi réalisée. L’attache tangentielle de la ne nécessite pas une telle modification géométrique de l’aube et reprend l’effort de flexion dû au phénomène de cisaillement qui se produit au niveau des perçages des éléments de fixation 1B3. Cependant, une telle structure offre le moment quadratique le plus faible entre les deux structures des figures 1A et 1B, ce qui rend la structure avec attache tangentielle de la bien moins rigide et résistante que la structure avec attache par bridage de la vis-à-vis des modes de flexion auxquels est soumise la pale de l’aube. Le présent exposé vise ainsi à répondre au moins partiellement à ces problématiques en proposant une préforme d’aube, une aube et un système de fixation d’aube adaptés. A cet effet, le présent exposé concerne une préforme d’aube en matériau composite tissé obtenue par tissage tridimensionnel, pour turbomachine, la préforme d’aube présentant une forme générale qui est allongée suivant une première direction Y, représentant la direction de la hauteur de l’aube, et qui s’étend suivant deux autres directions perpendiculaires dont une deuxième direction axiale Z représentant la direction de la corde de l’aube et une troisième direction transversale X représentant la direction de l’épaisseur de l’aube, la préforme d’aube comprenant, alignées suivant la première direction Y, une zone inférieure apte à former un pied d’aube et une zone supérieure apte à former une pale d’aube incluant un sommet d’aube, caractérisée en ce que la zone inférieure est tissée et conformée de manière à comprendre deux peaux écartées l’une de l’autre suivant la direction transversale X, ménageant ainsi entre les deux peaux un espace libre qui forme une déliaison dans le matériau tissé, chaque peau étant apte à former une portion du pied d’aube. Cette configuration de préforme d’aube permet de conférer à la zone destinée à former le pied d’aube une géométrie qui est obtenue simplement à partir d’une forme conventionnelle de préforme d’aube. Cette géométrie est adaptée à une fixation d’aube grâce à laquelle, en opération, les sollicitations auxquelles est soumise l’aube ainsi fixée restent dans le plan de tissage de la préforme et ne s’exercent pas transversalement à ce plan comme pour la décrite ci-dessus. En outre, la réalisation des deux peaux écartées transversalement l’une de l’autre va permettre, après fixation de l’aube et lors de son utilisation, de générer un moment quadratique plus élevé que pour la structure de la décrite ci-dessus. Selon d’autres caractéristiques possibles : - chacune des deux peaux s’étend suivant la première direction Y sur une partie de la hauteur de la préforme d’aube ; - la préforme d’aube présente un tissage tridimensionnel monolithique dans la partie de la préforme qui s’étend au-delà des deux peaux en incluant la zone supérieure; - chacune des deux peaux s’étend suivant la direction axiale Z sur la totalité de la longueur de la préforme d’aube; - chacune des deux peaux s’étend suivant la direction axiale Z sur une partie de la longueur de la préforme d’aube; -la partie de la longueur de la préforme d’aube est située entre les deux extrémités opposées de la préforme d’aube qui sont aptes respectivement à former un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube; -la partie de la longueur de la préforme d’aube s’étend jusqu’à une des deux extrémités opposées de la préforme d’aube qui sont aptes respectivement à former un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube; - la préforme d’aube comporte en outre une zone complémentaire monolithique en matériau tissé tridimensionnellement qui s’étend notamment contre l’une des deux peaux de manière à former une surépaisseur externe suivant la direction transversale X, la zone complémentaire monolithique formant avec le matériau tissé tridimensionnellement de la préforme d’aube une déliaison qui s’étend dans la zone supérieure jusqu’à l’extrémité supérieure de cette dernière. Le présent exposé concerne également une aube pour turbomachine réalisée de manière monolithique en matériau composite à partir d’une préforme d’aube telle que brièvement exposée ci-dessus, la préforme d’aube ayant été mise en forme dans un moule et noyée dans une matrice. Le présent exposé concerne en outre un système de fixation d’une aube pour turbomachine, comprenant : -une aube telle que brièvement exposée ci-dessus, comportant, au niveau du pied d’aube, deux portions écartées l’une de l’autre suivant la direction transversale X de manière à ménager entre elles une cavité qui s’étend vers le bas suivant la direction Y de la hauteur de l’aube, depuis un fond de cavité jusqu’à une ouverture de cavité sur l’extérieur, située au niveau de l’extrémité inférieure du pied d’aube, -au moins un élément d’attache de l’aube qui est engagé partiellement à l’intérieur de la cavité, la partie engagée dudit au moins un élément d’attache ayant une forme, prise dans un plan défini par les deux directions X et Y, qui s’étend en direction du fond de la cavité en s’évasant suivant la direction transversale X, les deux portions écartées du pied d’aube qui sont au contact de la forme évasée dudit au moins un élément d’attache ayant des formes évasées correspondantes. La configuration dudit au moins un élément d’attache à forme évasée (ou à moignon) permet de maîtriser le changement de géométrie de l’aube (configuration du pied d’aube avec les deux portions écartées transversalement) en assurant sa fixation/attache de manière efficace. Les deux portions du pied d’aube écartées transversalement permettent d’accroître le moment quadratique de la structure composite par rapport à une structure telle que celle de la . Selon d’autres caractéristiques possibles : -chacune des deux portions écartées du pied d’aube comprend une face interne en contact avec une face externe dudit au moins un élément d’attache, la face interne de chaque portion du pied d’aube ayant, dans une zone de contact avec la partie la plus évasée de la face externe dudit au moins un élément d’attache, suivant une vue en section dans un plan défini par les directions X et Y, une inclinaison comprise entre 5° et 35° par rapport à la direction Y; - ledit au moins un élément d’attache s’étend suivant au moins une partie de la cavité du pied d’aube suivant la direction axiale Z; - ledit au moins un élément d’attache s’étend suivant une partie de la cavité du pied d’aube et comprend plusieurs éléments d’attache écartés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z; -la cavité du pied d’aube est fermée aux deux extrémités opposées de l’aube qui définissent respectivement un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube éloignés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z ; -la cavité du pied d’aube est ouverte à l’une des deux extrémités opposées de l’aube qui définissent respectivement un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube éloignés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z ; -le système de fixation d’aube comporte des éléments de fixation transversaux qui traversent transversalement ledit au moins un élément d’attache et les deux portions écartées du pied d’aube. Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant un système de fixation d’aube tel que brièvement exposé précédemment. L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. La est une vue schématique en section transversale d’un système de fixation d’aube par bridage selon l’art antérieur ; La est une vue schématique en section transversale d’un système de fixation tangentielle d’aube selon l’art antérieur ; La est une vue schématique en section axiale d’une turbomachine selon un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue schématique en section transversale d’une préforme d’aube avant sa mise en forme selon un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue schématique d’un système de fixation d’aube selon un mode de réalisation de l’invention suivant une vue en section transversale ; La est une vue schématique partielle agrandie d’une zone de contact entre élément d’ancrage et portion de pied d’aube de la ; La est une vue schématique du système de fixation d’aube de la suivant une vue en section axiale; La est une vue schématique d’un système de fixation d’aube selon une variante de réalisation du système de la ; La est une vue schématique d’un système de fixation d’aube selon une variante de réalisation du système de la ; La est une vue schématique du système de fixation d’aube de la , avant insertion de l’élément d’attache dans le pied d’aube. Préforme d’aube (10) en matériau composite tissé obtenue par tissage tridimensionnel, pour turbomachine, la préforme d’aube présentant une forme générale qui est allongée suivant une première direction Y, représentant la direction de la hauteur de l’aube, et qui s’étend suivant deux autres directions perpendiculaires dont une deuxième direction axiale Z représentant la direction de la corde de l’aube et une troisième direction transversale X représentant la direction de l’épaisseur de l’aube, la préforme d’aube comprenant, alignées suivant la première direction Y, une zone inférieure (Z1) apte à former un pied d’aube et une zone supérieure (Z2) apte à former une pale d’aube incluant un sommet d’aube, caractérisée en ce que la zone inférieure (Z1) est tissée et conformée de manière à comprendre deux peaux (34, 36) écartées l’une de l’autre suivant la direction transversale X, ménageant ainsi entre les deux peaux un espace libre qui forme une déliaison (38) dans le matériau tissé, chaque peau (34, 36) étant apte à former une portion du pied d’aube. Préforme d’aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des deux peaux (34, 36) s’étend suivant la première direction Y sur une partie de la hauteur de la préforme d’aube. Préforme d’aube selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la préforme d’aube présente un tissage tridimensionnel monolithique dans la partie de la préforme qui s’étend au-delà des deux peaux (34, 36) en incluant la zone supérieure. Préforme d’aube selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des deux peaux (34, 36) s’étend suivant la direction axiale Z sur la totalité de la longueur de la préforme d’aube. Préforme d’aube selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des deux peaux (34, 36) s’étend suivant la direction axiale Z sur une partie de la longueur de la préforme d’aube. Préforme d’aube selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la partie de la longueur de la préforme d’aube est située entre les deux extrémités opposées de la préforme d’aube qui sont aptes respectivement à former un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube. Préforme d’aube selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie de la longueur de la préforme d’aube s’étend jusqu’à une des deux extrémités opposées de la préforme d’aube qui sont aptes respectivement à former un bord d’attaque et un bord de fuite de l’aube. Préforme d’aube selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la préforme d’aube comporte en outre une zone complémentaire monolithique en matériau tissé tridimensionnellement qui s’étend notamment contre l’une des deux peaux de manière à former une surépaisseur externe suivant la direction transversale X, la zone complémentaire monolithique formant avec le matériau tissé tridimensionnellement de la préforme d’aube une déliaison qui s’étend dans la zone supérieure jusqu’à l’extrémité supérieure de cette dernière. Aube pour turbomachine réalisée de manière monolithique en matériau composite à partir d’une préforme d’aube selon l’une des revendications 1 à 8, la préforme d’aube ayant été mise en forme dans un moule et noyée dans une matrice. Système de fixation d’une aube pour turbomachine, comprenant : -une aube selon la revendication 9 comportant, au niveau du pied d’aube, deux portions (54, 56) écartées l’une de l’autre suivant la direction transversale X de manière à ménager entre elles une cavité (C) qui s’étend vers le bas suivant la direction Y de la hauteur de l’aube, depuis un fond (C1) de cavité jusqu’à une ouverture (C2) de cavité sur l’extérieur, située au niveau de l’extrémité inférieure du pied d’aube, -au moins un élément d’attache (60) de l’aube qui est engagé partiellement à l’intérieur de la cavité, la partie engagée dudit au moins un élément d’attache (60) ayant une forme, prise dans un plan défini par les deux directions X et Y, qui s’étend en direction du fond de la cavité en s’évasant suivant la direction transversale X, les deux portions écartées (54, 56) du pied d’aube qui sont au contact de la forme évasée dudit au moins un élément d’attache (60) ayant des formes évasées correspondantes. Système de fixation d’aube selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune des deux portions (54, 56) écartées du pied d’aube comprend une face interne (54a, 56a) en contact avec une face externe (60a, 60b) dudit au moins un élément d’attache (60), la face interne de chaque portion du pied d’aube ayant, dans une zone de contact avec la partie la plus évasée de la face externe dudit au moins un élément d’attache, suivant une vue en section dans un plan défini par les directions X et Y, une inclinaison comprise entre 5° et 35° par rapport à la direction Y. Système de fixation d’aube selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit au moins un élément d’attache (60) s’étend suivant au moins une partie de la cavité (C) du pied d’aube suivant la direction axiale Z. Système de fixation d’aube selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit au moins un élément d’attache (60) s’étend suivant une partie de la cavité du pied d’aube et comprend plusieurs éléments d’attache (70, 72) écartés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z. Système de fixation d’aube selon l’une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que la cavité (C) du pied d’aube est fermée aux deux extrémités opposées de l’aube qui définissent respectivement un bord d’attaque BA et un bord de fuite BF de l’aube éloignés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z. Système de fixation d’aube selon l’une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que la cavité du pied d’aube est ouverte à l’une des deux extrémités opposées de l’aube qui définissent respectivement un bord d’attaque BA et un bord de fuite BF de l’aube éloignés l’un de l’autre suivant la direction axiale Z. Système de fixation d’aube selon l’une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu’il comporte des éléments de fixation transversaux (62, 64 ; 74, 76) qui traversent transversalement ledit au moins un élément d’attache (60 ; 70, 72) et les deux portions écartées du pied d’aube. Turbomachine comprenant un système de fixation d’aube selon l’une des revendications 10 à 16.