Brevet FR3133559A1 — publié le 20230922

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine, le procédé comprenant : (a) une étape de collage d’un panneau abradable (4) sur une surface interne d’une enveloppe (30) du carter, (c) une étape de fixation des panneaux acoustiques amont et aval sur l’enveloppe, respectivement, en amont et en aval du panneau abradable (4), et préalablement à l’étape (c), le procédé comprend une étape (b) d’usinage du bord annulaire amont du panneau abradable (4) de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique amont à l’intérieur de l’enveloppe (30), et/ou du bord annulaire aval du panneau abradable (4) de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique aval à l’intérieur de l’enveloppe (30). Figure pour l'abrégé : Fig.6B PROCEDE DE FABRICATION D’UN CARTER DE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des carters de turbomachine, en particulier d’aéronef. La présente invention concerne particulièrement la fabrication d’un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique De façon classique, une turbomachine, en particulier d’aéronef, comprend d’amont en aval (c’est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz), une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines. La illustre schématiquement et partiellement une soufflante 1 d’une turbomachine 10. La soufflante 1 comprend une roue à aubes 2 qui est entourée par un carter 3 de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante. Comme cela est visible sur la , le carter de soufflante 3 comprend typiquement une enveloppe annulaire 30 d’axe de révolution A qui s’étend autour des aubes 2 de soufflante de la turbomachine. Le carter 3 comprend une bride annulaire de fixation 31, 32 à chacune des extrémités axiales de l’enveloppe annulaire 30. Ces brides 31,32 sont utilisées pour fixer le carter 3 à des parois annulaires d’une nacelle de la turbomachine 10. En référence à la , le carter de soufflante 3 est lié d’une part à une manche d’entrée d’air 6a, et d’autre part, à une virole de carter intermédiaire 6b de la turbomachine 10. Il porte également des panneaux acoustiques amont 7 et des panneaux acoustiques aval 8. Le carter 3 comporte encore un panneau annulaire abradable 4, positionnée sur une surface annulaire interne 34 du carter 3, entre la zone comprenant les panneaux acoustiques amont 7 et la zone comprenant les panneaux acoustiques aval 8. Ce panneau abradable 4 peut comporter une couche annulaire 44 en matériau abradable qui peut être supportée par une cartouche de support 42. Cette couche abradable 44 est prévue pour s’user de manière contrôler en fonctionnement. La cartouche de support 42 peut être pleine ( ) ou présenter une structure en nid d’abeille 422 ( ). En plus de la fonction de rétention, le carter de soufflante 3 est également conçu pour : - assurer une continuité mécanique (des efforts et des moments) entre la manche d’entrée d’air 6a et la virole de carter intermédiaire 6b ; - permettre la fixation des panneaux d’une veine aérodynamique délimitée par le panneau abradable 4, la zone des panneaux acoustiques amont 7 et la zone des panneaux acoustiques aval 8 assurant ainsi une continuité de la veine aérodynamique ; - permettre la fixation d’équipements et de supports connus en soi ; - tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites ; - permettre la continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre, etc. L’enveloppe annulaire 30 et le panneau abradable 4 sont des pièces distinctes du carter 3, et sont par conséquent réalisées par des techniques différentes et dans des différents outillages. Il est connu de fabriquer l’enveloppe 30 du carter 3 en matériau métallique ou en matériau composite à partir de fibres tissées et noyées dans une résine polymérique. Le procédé de fabrication peut être du type moulage par injection de résine « RTM » (acronyme anglais de « Resin Transfert Molding »). Dans un procédé RTM, un premier moule comportant deux-coquilles, posées l’une sur l’autre, confinent une cavité de moulage. Les fibres sont tissées en trois dimensions et forment une préforme fibreuse qui est insérée dans la cavité du premier moule entre les deux demi-coquilles, avant injection de la résine. La polymérisation de la résine est réalisée en maintenant fermées les deux demi-coquilles. Selon la cadence de production souhaitée, la polymérisation est réalisée à température ambiante ou par chauffage. L'utilisation d'un tel procédé RTM est particulièrement avantageuse, notamment par rapport à l’enveloppe réalisée en matériau métallique, car il permet de réaliser des pièces ayant une masse globale moins élevée que ces mêmes pièces lorsqu'elles sont réalisées en matériau métallique, tout en présentant une résistance mécanique au moins équivalente sinon supérieure. Selon l’état de la technique antérieure, lorsque la cartouche de support 42 du panneau abradable 4 est destiné à être rapporté sur l’enveloppe annulaire 30 existante, il est connu de réaliser ce panneau 4 selon trois étapes principales dans un second moule. Ces trois étapes successives sont : - une fabrication d’une cartouche de support 42, - un usinage de la cartouche 42, et - un collage de la cartouche 42 sur la surface annulaire interne 34 de l’enveloppe 30. Puis, une ou plusieurs couches abradable 44 peuvent être disposées manuellement sur cette cartouche 42 collé à l’enveloppe 30. Enfin, les panneaux acoustiques 7, 8 peuvent être montés sur la surface annulaire interne 34 de l’enveloppe 30, de façon à ce que le panneau acoustique amont 7 soit adjacent à un bord annulaire amont 4a du panneau abradable 4 et que le panneau acoustique aval 8 soit adjacent à un bord annulaire aval 4b du panneau abradable 4. Cette méthode actuelle de fabrication du carter 3 présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, la fabrication de l’enveloppe annulaire 30, du panneau abradable 4 et des panneaux acoustiques 7, 8, qui sont des pièces de grandes dimensions, dans des moules différents peuvent amener à des tolérances géométriques non compatibles à leur montage. L’enveloppe 30 réalisée doit être mesurée, puis le panneau abradable 4 doit être usiné à façon, afin d’assurer un jeu minime pour assurer à la fois un bon accostage des deux pièces lors de leurs assemblage et un bon positionnement des panneaux acoustiques 7, 8 par rapport au panneau abradable 4. Cependant, des erreurs d’usinage peuvent se produire en production et amènent à rebuter le panneau abradable 4 viables pour incompatibilité de montage. Par conséquent, le moindre défaut de forme des bords 4a, 4b du panneau abradable 4 ou de positionnement du panneau abradable 4 sur la surface annulaire interne 34 de l’enveloppe 30, a des conséquences sur le montage des panneaux acoustiques 7, 8. Par ailleurs, la méthode de fabrication actuelle du carter 3 peut être aussi difficile à mettre en place et générer un surcoût, notamment pour les raisons suivantes : - la cartouche de support et/ou la couche abradable doivent être usinées en fonction des dimensions à la fois de l’enveloppe et des panneaux acoustiques entre lesquels elle va être assemblée, nécessitant une étape de prise de cote et un usinage précis, - la mise en œuvre de ces étapes peuvent nécessiter donc plusieurs dizaines d’heures, plusieurs opérateurs et une logistique lourde de production. Il existe par conséquent un besoin pour simplifier et améliorer la réalisation d’un carter de turbomachine, tout en conservant les fonctionnalités du carter. La présente invention a pour but de pallier un ou plusieurs inconvénients précités en proposant une solution qui est simple, efficace et économique. A cet effet, l’invention propose un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine, en particulier d’aéronef, ce carter comportant : - une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe A, - des panneaux acoustiques amont et aval recouvrant une surface annulaire interne de ladite enveloppe, respectivement au niveau d’un tronçon amont et d’un tronçon aval de l’enveloppe, - un panneau annulaire abradable disposé à l’intérieur de l’enveloppe annulaire entre les panneaux acoustiques amont et aval, ledit panneau abradable recouvrant ladite surface annulaire interne au niveau d’un tronçon intermédiaire de l’enveloppe, et le procédé comprenant : (a) une étape de collage dudit panneau abradable sur ladite surface interne, puis (c) une étape de fixation des panneaux acoustiques amont et aval sur ladite enveloppe, respectivement, en amont et en aval dudit panneau abradable, de façon à ce que des bords annulaires amont et aval du panneau abradable soient situés respectivement juste en aval d’un bord annulaire aval du panneau acoustique amont et d’un bord annulaire amont du panneau acoustique aval. Selon l’invention, préalablement à l’étape de fixation des panneaux acoustiques amont et aval, le procédé comprend : (b) une étape d’usinage dudit bord annulaire amont du panneau abradable de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique amont à l’intérieur de l’enveloppe, et/ou dudit bord annulaire aval du panneau abradable de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique aval à l’intérieur de l’enveloppe. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En effet, l’usinage d’au moins un des bords du panneau abradable permet d’obtenir des faces avec une géométrie contrôlée et adaptée pour assurer un bon positionnement et montage des panneaux acoustiques. Par exemple, un éventuel mauvais positionnement du panneau abradable collé à l’enveloppe peut être corrigé facilement en ajustant la position axiale du panneau abradable par rapport au montage des panneaux acoustiques. Ainsi, le procédé de fabrication selon l’invention permet d’améliorer le positionnement du panneau abradable et éviter la mise au rebus pour incompatibilité de montage. Par ailleurs, la présente invention présente l’avantage de proposer un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine simple, fiable et peu pénalisante en termes de coûts. Le procédé peut comprendre, préalablement à l’étape (a) de collage, une étape (i) de fabrication du panneau abradable dans laquelle des toiles en fibres sont empilées et fixées sur un support annulaire du panneau abradable. Avantageusement, lors d’une étape de fabrication (i) du panneau abradable, l’ajout de plis sacrificiels de fibres au niveau des extrémités amont et aval d’un support annulaire du panneau abradable, de façon à ce que les plis sacrificiels soient usinés lors de l’étape (b). L’intégration des plis sacrificiels sur le panneau abradable et l’usinage de ces plis sacrificiels par la suite permet de renforcer le positionnement axiale du panneau abradable vis-à-vis des panneaux acoustiques. En particulier, le mauvais positionnement du panneau abradable est corrigé en évitant d’usiner directement le panneau abradable. On entend par « plis sacrificiels », une couche ou une zone additionnelle qui est non-fonctionnelle et destinée à des opérations d’usinage. Ces plis sacrificiels sont notamment en périphérie du panneau abradable, de façon à ce que son enlèvement ne dénature pas la fonction du panneau abradable. Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres : - l’étape (i) de fabrication est réalisée par drapage des toiles et des plis sacrificiels dans un moule de fabrication dudit panneau abradable ; - l’étape (b) d’usinage comprend également l’usinage d’une surface annulaire interne dudit panneau abradable ; - lesdits plis sacrificiels sont réalisés en fibres de carbone ou en fibres de verre ; - lesdits plis sacrificiels présentent une épaisseur ou dimension radiale par rapport audit axe A qui est égale, à 5% près, à celle dudit panneau abradable ; - ladite épaisseur desdits plis sacrificiels est comprise entre 1 et 5mm, et de préférence entre 1 et 2mm ; - ledit support annulaire du panneau abradable est continu sur 360° ou sectorisé ; - le carter de turbomachine est un carter de soufflante ; -- l’enveloppe annulaire est réalisée en matériau métallique ou en matériau composite comportant des fibres tissés et noyées dans une résine ; -- le support annulaire du panneau abradable comprend au moins un bloc de matériau en nid d’abeilles et une peau rigide qui recouvre ledit bloc ; -- le support annulaire du panneau abradable comprend également une couche annulaire en matériau abradable fixée sur la peau rigide. L’invention concerne également un carter en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, réalisé par un procédé de fabrication selon l’invention. Le carter peut être un carter de soufflante. La présente invention concerne en outre une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un carter en matériau composite selon l’invention. La turbomachine peut être un turboréacteur, turbopropulseur ou turbomoteur d’aéronef. 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 représentation schématique d’une vue en coupe axiale et partielle d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef, la est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un carter de soufflante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale partielle d’un carter de soufflante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’un panneau annulaire abradable du carter de la selon une première variante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’un panneau annulaire abradable du carter de la selon une seconde variante, la est une représentation d’une vue en coupe axiale d’un panneau annulaire abradable selon un premier mode de réalisation, qui est réalisé dans un moule de fabrication, la est une représentation d’une vue en coupe axiale d’un panneau annulaire abradable selon un second mode de réalisation, qui est réalisé dans un moule de fabrication et dans lequel des plis sacrificiels sont ajoutés, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape de collage du panneau abradable la d’un procédé de fabrication d’un carter selon un premier mode de réalisation, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape d’usinage du procédé selon le premier mode de réalisation, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape de fixation du procédé selon le premier mode de réalisation, la est une représentation schématique d’une vue en coupe d’une étape de collage du panneau abradable de la d’un procédé de fabrication d’un carter selon un second mode de réalisation de l’invention, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape d’usinage du procédé selon le second mode de réalisation, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape de fixation du procédé selon le second mode de réalisation, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape d’usinage du procédé de la , la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une étape d’usinage du procédé de la . Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. Procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine, en particulier d’aéronef, ce carter (3) comportant : - une enveloppe annulaire (30) s’étendant autour d’un axe (A), - des panneaux acoustiques amont (7) et aval (8) recouvrant une surface annulaire interne (34) de ladite enveloppe (30), respectivement au niveau d’un tronçon amont (30a) et d’un tronçon aval (30c) de l’enveloppe (30), - un panneau annulaire abradable (4) disposé à l’intérieur de l’enveloppe annulaire (30) entre les panneaux acoustiques amont (7) et aval (8), ledit panneau abradable (4) recouvrant ladite surface annulaire interne (34) au niveau d’un tronçon intermédiaire (30b) de l’enveloppe (30), et le procédé comprenant : (a) une étape de collage dudit panneau abradable (4) sur ladite surface interne (34), puis (c) une étape de fixation des panneaux acoustiques amont et aval (7, 8) sur ladite enveloppe (30), respectivement, en amont et en aval dudit panneau abradable (4), de façon à ce que des bords annulaires amont et aval (4a, 4b) du panneau abradable (4) soient situés respectivement juste en aval d’un bord annulaire aval (70) du panneau acoustique amont (7) et d’un bord annulaire amont (80) du panneau acoustique aval (8), le procédé étant caractérisé en ce que, préalablement à l’étape de fixation des panneaux acoustiques amont et aval (7, 8), il comprend : (b) une étape d’usinage dudit bord annulaire amont (4a) du panneau abradable (4) de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique amont (7) à l’intérieur de l’enveloppe (30), et/ou dudit bord annulaire aval (4b) du panneau abradable (4) de façon à pouvoir ajuster la position axiale du panneau acoustique aval (8) à l’intérieur de l’enveloppe (30). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend, préalablement à l’étape (a) de collage, une étape (i) de fabrication dudit panneau abradable (4) dans laquelle des toiles en fibres sont empilées et fixées sur un support annulaire (40) dudit panneau abradable (4). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend, lors de l’étape (i) de fabrication, l’ajout de plis sacrificiels de fibres (5a, 5b) au niveau des extrémités amont (40a) et aval (40b) dudit support annulaire (40) de façon à ce que ces plis sacrificiels (5a, 5b) soient usinés lors de l’étape (b) d’usinage. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape (i) de fabrication est réalisée par drapage des toiles et des plis sacrificiels (5a, 5b) dans un moule de fabrication (M) dudit panneau abradable (4). Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape (b) d’usinage comprend également l’usinage d’une surface annulaire interne (4d) dudit panneau abradable (4). Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits plis sacrificiels (5a, 5b) sont réalisés en fibres de carbone ou en fibres de verre. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdits plis sacrificiels (5a, 5b) présentent une épaisseur (E 5 ) ou dimension radiale par rapport audit axe (A) qui est égale, à 5% près, à celle dudit panneau abradable (4). Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite épaisseur (E 5 ) desdits plis sacrificiels (5a, 5b) est comprise entre 1 et 5mm, et de préférence entre 1 et 2mm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ledit support annulaire (40) du panneau abradable (4) est continu sur 360° ou sectorisé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter (3) de turbomachine est un carter de soufflante.