Brevet FR3134137A1 — publié le 20231006

L’invention propose un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), dans lequel l’enveloppe (9) comporte en outre une bague métallique (15) disposée radialement intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) et intégrée dans la matrice en résine (14). L’invention propose également un procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef au cours duquel la mise en place d’une bague métallique (15) sur un mandrin d’imprégnation (31) intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) est réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (31) et le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17). Figure pour l'abrégé : Figure 2 CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION DE CARTER Domaine technique de l'invention La présente invention concerne la réalisation d’un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef. 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 de soufflante 3 comprend typiquement une enveloppe annulaire 9 d'axe de révolution A qui s'étend autour des aubes de soufflante 2 de la turbomachine. Cette enveloppe 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 de soufflante 3 est lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air 5, et, à l’aval, à une virole 6 de carter intermédiaire. Le carter comporte également une virole acoustique amont 7 et un panneau acoustique aval 8. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une surface annulaire interne de l’enveloppe, entre la virole amont 7 et le panneau aval 8. 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 5 et la virole 6 de carter intermédiaire ; permettre la fixation des panneaux de veine (virole amont 7, panneau acoustique 8 et couche de matière abradable 4), permettre la fixation d’équipements et de supports ; tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites ; permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre, etc. Une zone de rétention 10 est définie sur l’enveloppe 9 en regard des aubes de soufflante 2 ( ). La zone de rétention 10 est par exemple classiquement localement matérialisée par une surépaisseur 10’ de l’enveloppe 9. La zone de rétention 10 peut être définie entre l’extrémité avant de la couche de matière abradable 4 et une limite arrière directement radialement en regard des aubes 2 comme illustrée en . L’enveloppe 9 peut être en matériau composite. La capacité de rétention d’un carter 3 à enveloppe 9 en matériau composite est assurée par la quantité de fibres et la qualité du tissage du matériau composite, notamment en zone de rétention 10. Dans un carter de turbomachine connu, des plis de verre sont ajoutés en zone de rétention sur l’enveloppe composite après polymérisation de la résine sur le renfort du matériau composite. L’enroulement des plis de verre est alors réalisé sur plusieurs tours au cours d’une opération relativement longue. Dans un autre carter de turbomachine, les plis de verre sont remplacés par du kevlar. L’opération est longue. Le kevlar est sujet à une reprise d’humidité et se dégrade en vieillissant. La pièce obtenue est de masse importante. L’invention vise donc à proposer une alternative aux solutions existantes de carters de turbomachine d’aéronef à zone de rétention renforcée. L’invention propose donc notamment un carter de turbomachine et un procédé de fabrication d’un tel carter. L’invention doit permettre d’améliorer la capacité de rétention du carter. L’invention doit être simple, économique et facile à mettre en œuvre. L’invention concerne ainsi un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant : - un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine, et - une bague métallique intégrée dans la matrice en résine, caractérisé en ce que le renfort en texture fibreuse est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique. La solution proposée permet ainsi de renforcer la zone de rétention à l’aide de la bague métallique tout en limitant l’épaisseur de matériau composite en zone de rétention. La bague métallique est en effet à même de retenir efficacement les bords d’attaque métalliques d’éventuelles aubes de rotor perdues. En étant positionnée sur le fût intérieur du carter de turbomachine, la bague encaisse le premier impact tranchant en cas de perte d’aube. Le risque et l’ampleur d’un endommagement du matériau composite, c’est-à-dire d’un sectionnement de ses torons, qui aurait pour effet d’interrompre la continuité du matériau composite qui est sa force, sont ainsi fortement limités. La bague protège ainsi le matériau composite et absorbe une partie de l’énergie d’impact en cas d’impact. Le carter selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la bague métallique est constituée d’une unique couche de métal enroulée sur 360°, de manière à former un anneau complet ; - la bague métallique est disposée sans superposition directe ou indirecte de la bague métallique sur elle-même ; - l’épaisseur de la bague métallique est comprise entre 0,2 et 2mm, de préférence entre 0,5 et 1mm ; - la bague métallique est en titane ; - la bague métallique est de forme cylindrique ; - la bague métallique forme un anneau complet et/ou s’étendant sur 360°. L’invention porte également sur une turbomachine d’aéronef comportant un carter selon ce qui précède. L’invention porte encore sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef selon ce qui précède, le procédé comportant : la mise en place de la bague métallique sur un mandrin d’imprégnation intérieurement au renfort en texture fibreuse réalisée avant une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse . Le procédé de fabrication de carter selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - une étape de mise en place de la bague métallique sur le mandrin d’imprégnation est réalisée avant une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse sur le mandrin d’imprégnation ; - l’enroulement du renfort en texture fibreuse sur le mandrin d’imprégnation est réalisé au moins simultanément à la mise en place de la bague métallique sur le mandrin d’imprégnation. L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef, ce carter comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine , le procédé comportant : - une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse sur un mandrin d’imprégnation et, - une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et la texture fibreuse, procédé dans lequel l’enveloppe annulaire comporte en outre une bague métallique, la bague métallique étant mise en place sur le mandrin d’imprégnation intérieurement au renfort en texture fibreuse et avant l’étape d’injection de résine dans le moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse. 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 vue en perspective d’une enveloppe du carter de soufflante selon l’invention ; La illustre en coupe schématique un empilement de couches de l’enveloppe selon le plan P de la ; La illustre en perspective une étape d’un procédé de fabrication d’une enveloppe d’un carter de soufflante de turbomachine selon l’invention. Carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant : - un renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), et - une bague métallique (15) intégrée dans la matrice en résine (14), caractérisé en ce que le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique (15). Carter selon la revendication précédente, dans lequel la bague métallique (15) est constituée d’une unique couche de métal enroulée sur 360°, de manière à former un anneau complet. Carter selon la revendication précédente, dans lequel la bague métallique (15) est disposée sans superposition directe ou indirecte de la bague métallique (15) sur elle-même. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur de la bague métallique (15) est comprise entre 0,2 et 2mm, de préférence entre 0,5 et 1mm. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la bague métallique (15) est en titane. Turbomachine d’aéronef comportant un carter selon l’une des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef selon l’une des revendications 1 à 5, le procédé comportant : la mise en place de la bague métallique (15) sur un mandrin d’imprégnation (31) intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (31) et le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17). Procédé de fabrication d’un carter (3) selon la revendication précédente, dans lequel une étape de mise en place de la bague métallique (15) sur le mandrin d’imprégnation (31) est réalisée avant une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) sur le mandrin d’imprégnation (31). Procédé de fabrication d’un carter selon la revendication 8, dans lequel l’enroulement du renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) sur le mandrin d’imprégnation (31) est réalisé au moins simultanément à la mise en place de la bague métallique (15) sur le mandrin d’imprégnation (31)