Brevet FR3127015A1 — publié le 20230317

Le carter (3) pour une turbomachine d’aéronef comporte une structure annulaire (4) s’étendant le long d’un axe longitudinal (X-X), la structure annulaire (4) comportant une couche médiane annulaire (9) en matériau composite comprenant une surface externe annulaire (9’) qui est solidarisée à une couche externe (10) en métal, et une surface interne annulaire (9’’) qui est solidarisée à une couche interne (11) en métal. La couche interne (11) comporte au moins deux feuillets (12) en métal superposés radialement l’un sur l’autre. Figure pour l'abrégé : Figure 3 CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AÉRONEF, EN PARTICULIER DE SOUFFLANTE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef. La présente invention concerne également une turbomachine comportant un tel carter. Arrière-plan technique De façon classique, une turbomachine 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 représente partiellement et schématiquement une soufflante 1 d’une turbomachine d’aéronef. La soufflante 1 comporte 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 en cas d’ingestion de débris dans la soufflante ou de perte d’aube. Le carter 3 de soufflante comprend typiquement une structure annulaire 4 d'axe longitudinal de révolution X-X qui s'étend autour des aubes de soufflante 2 de la turbomachine. Cette structure annulaire 4 comprend une bride annulaire de fixation 3’, 3’’ à chacune de ses extrémités axiales. Ces brides 3’, 3’’ sont utilisées pour fixer le carter 3 à des parois annulaires de la nacelle de la turbomachine. Le carter 3 de soufflante est lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air non illustrée, et, à l’aval, à une virole 5 de carter intermédiaire. Le carter comporte également une virole acoustique amont 6 et un panneau acoustique aval 7. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 8 dite cartouche support abradable, disposée sur une surface annulaire interne 4’ de la structure 4 entre la virole acoustique amont 6 et le panneau acoustique aval 7. La montre également partiellement une coupe de soufflante 1 d’une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique, montrant le trajet que peut suivre un débris (débris d’oiseaux, bloc de glace, etc.) représenté la flèche T. Dans de telles situations, les débris sont expulsés à forte vitesse dans la veine aérodynamique 1a de la turbomachine. Les débris peuvent franchir les aubes 2 de la soufflante et venir heurter le carter 3. Le carter 3 peut retenir les débris en se déformant sous leurs impacts ce qui laisse des marques de poinçonnage sur la structure annulaire 4. On connaît, par le document US-A1-2019/0085856, des carters comprenant une plaque en métal agencé face aux aubes de sorte à améliorer la capacité du carter face au poinçonnage. Cependant, il est possible que le choc de l’impact soit très important et que le carter 3 ne soit pas en mesure de retenir les débris. La structure annulaire 4 peut être perforée sur une partie voire sur la totalité de son épaisseur. Dans ces cas extrêmes, les débris présentent un danger immédiat pour l’aéronef en vol. De manière générale, les carters en métal ou renforcés par des plaques en métal ne sont pas satisfaisants parce que les endommagements dans ces plaques peuvent se propager sur toute leur épaisseur réduisant considérablement leur efficacité. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient en proposant un renforcement global du carter. À cet effet, l'invention concerne un carter pour une turbomachine d’aéronef, comportant une structure annulaire s’étendant le long d’un axe longitudinal, ladite structure annulaire comportant une couche médiane annulaire en matériau composite comprenant une surface externe annulaire qui est solidarisée à une couche externe en métal, et une surface interne annulaire qui est solidarisée à une couche interne en métal. Selon l’invention, le carter est caractérisé en ce que ladite couche interne comporte au moins deux feuillets en métal superposés radialement l’un sur l’autre. Ainsi, grâce à l’invention, le carter comprend une structure en sandwich dont les couches périphériques en métal viennent renforcer la résistance aux chocs du carter. La couche interne en métal est plus robuste face aux phénomènes de poinçonnage de sorte que la couche médiane en matériau composite subit moins de déformation au cours de l’absorption de l’énergie des chocs. Contrairement à des plaques en métal, l’utilisation de feuillets en métal en combinaison avec la couche médiane en composite empêche la propagation d’endommagements éventuels et augmente les performances du carter. Le carter peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres : -- le carter est un carter de soufflante ; en variante, il s’agit d’un carter de compresseur ou d’un autre carter de turbomachine, - la couche externe comporte également au moins deux feuillets métalliques superposés radialement l’un sur l’autre, - la couche interne et/ou la couche externe comporte(nt) un nombre de feuillets métalliques compris entre deux et dix, et de préférence entre deux et cinq - la couche interne et/ou la couche externe comporte(nt), de plus, au moins une sous-couche en matériau composite fixée entre deux feuillets métalliques superposés successivement, - ladite sous-couche comprend au moins une structure tissée comportant au moins des fibres de carbone et/ou des fibres de verre, - ladite couche médiane annulaire comprend au moins une structure tissée comportant au moins des fibres de carbone et/ou des fibres de verre, -- ladite structure tissée (de la sous-couche ou de la couche médiane) est une structure tissée tridimensionnelle (formée par tissage en trois dimensions) ou bidimensionnelle (formée par un tissu ou par des tissus superposés et éventuellement enroulés les uns sur les autres ou sur eux-mêmes), -- ladite structure tissée (de la sous-couche ou de la couche médiane) est enroulée sur elle-même, - chacun desdits feuillets métalliques comprend au moins du titane ou un alliage de titane de préférence mais non limitativement du TA6V, - les feuillets métalliques ont une épaisseur cumulée qui représente environ entre 10% et 15 % d’une épaisseur radiale totale du carter, - chacun des feuillets métalliques a une épaisseur comprise entre 0,1mm et 2mm, de préférence entre 0,1 et 0,5mm, et par exemple égale à 0,15 millimètre, -- chacun desdits feuillets métalliques est enroulé sur lui-même et présente une forme sensiblement cylindrique, -- chacun desdits feuillets métalliques est enroulé sur lui-même de sorte à former une spirale, et -- chacun des feuillets métalliques est réalisé par laminage. L’invention concerne, également, une turbomachine d’aéronef comportant au moins un carter selon une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus. Une telle turbomachine d’aéronef peut comprendre au moins un carter selon une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus qui entoure une soufflante. 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 déjà discutée montre partiellement une vue en coupe d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; La est une coupe partielle d’une soufflante de turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; La illustre une coupe transversale d’un carter selon un mode de réalisation de l’invention. Carter pour une turbomachine d’aéronef, comportant une structure annulaire (4) s’étendant le long d’un axe longitudinal (X-X), ladite structure annulaire (4) comportant une couche médiane annulaire (9) en matériau composite comprenant une surface externe annulaire (9’) qui est solidarisée à une couche externe (10) en métal, et une surface interne annulaire (9’’) qui est solidarisée à une couche interne (11) en métal, ledit carter (3) étant caractérisé en ce que ladite couche interne (11) comporte au moins deux feuillets (12) en métal superposés radialement l’un sur l’autre. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe (10) comporte également au moins deux feuillets (13) en métal superposés radialement l’un sur l’autre. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche interne (11) et/ou la couche externe (10) comporte(nt) un nombre de feuillets (12, 13) en métal compris entre deux et dix, et de préférence entre deux et cinq. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche interne (11) et/ou la couche externe (10) comporte(nt), de plus, au moins une sous-couche (14, 15) en matériau composite fixée entre deux feuillets (12, 13) métalliques superposés successivement. Carter selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une sous-couche (14, 15) comprend au moins une structure tissée comportant au moins des fibres de carbone et/ou des fibres de verre. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche médiane annulaire (9) comprend au moins une structure tissée comportant au moins des fibres de carbone et/ou des fibres de verre. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits feuillets (12, 13) métalliques comprend au moins du titane ou un alliage de titane. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les feuillets (12, 13) métalliques ont une épaisseur cumulée qui représente environ entre 10% et 15 % d’une épaisseur (E) radiale totale du carter (3). Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des feuillets (12, 13) métalliques a une épaisseur comprise entre 0,1 et 2mm, et de préférence entre 0,1 et 0,5mm, et par exemple égale à 0,15 millimètre. Turbomachine d’aéronef, comportant au moins un carter (3) selon l’une des revendications précédentes.