Brevet FR3127251A1 — publié le 20230324

Le présent document concerne un procédé de fabrication d’un circuit d’air dans une aube (300) de turbine, le procédé comprenant les étapes suivantes : fabriquer une aube comprenant une pale (303) reliée à une plateforme radialement interne (302) par rapport à un axe de rotation de l’aube et un premier circuit de refroidissement d’air (304) formé dans la pale, usiner une rainure (308) sur au moins une face radialement interne (310) ou radialement externe (311) de ladite plateforme, et fixer une plaque (320) sur ladite au moins une face usinée de sorte à obturer le débouché radial de la rainure pour former un second circuit d’air. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 5] Refroidissement d’aubes de turbine de turbomachines Domaine technique de l’invention Le présent document concerne le domaine des turbomachines, en particulier le domaine du refroidissement des aubes de turbine des turbomachines. Etat de la technique antérieure On connait la turbomachine de la qui est une turbomachine 1 d'aéronef, comme un turboréacteur à double flux et à double corps, laquelle présente un axe central longitudinal 2 autour duquel s'étendent ses différents composants. Elle comprend, d'amont en aval selon une direction principale 5 d'écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8. De manière conventionnelle, après avoir traversé la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central 12a et un flux secondaire 12b qui entoure le flux primaire. Le flux primaire 12a s'écoule dans une veine principale 14a de circulation des gaz traversant les compresseurs 4, 6, la chambre de combustion 11 et les turbines 7, 8. Le flux secondaire 12b s'écoule quant à lui dans une veine secondaire 14b délimitée radialement vers l'extérieur par un carter moteur, entouré d'une nacelle 9. De façon classique, la turbine haute pression 7 présente une alternance de roues mobiles et de distributeurs. Un distributeur comporte une pluralité d'aubes fixes. Les roues mobiles comportent une pluralité d’aubes mobiles. Un exemple d’aube mobile 10 est représenté à la . L'aube 10 comporte une pale 102 qui s'étend radialement entre un pied d'aube 104 et un sommet d'aube 106. Le pied d'aube 104 est destiné à être monté sur un disque du rotor de la turbine haute pression 7. Le pied d'aube 104 est muni d’une plateforme 118 et d’une échasse 120 laquelle est formée par un bulbe apte à être inséré dans une alvéole du disque rotor. La pale 102 présente un bord d'attaque 108 disposé en regard de l'écoulement des gaz chauds issus de la chambre de combustion 11, un bord de fuite 110 opposé au bord d'attaque 108, une face latérale intrados 112 et une face latérale extrados 114, ces faces latérales 112, 114 reliant le bord d'attaque 108 au bord de fuite 110. En fonctionnement, les aubes des turbines à gaz de turbomachine, et notamment de la turbine haute-pression, sont soumises aux températures très élevées des gaz de combustion. Ces températures atteignent des valeurs largement supérieures à celles que peuvent supporter sans dommages les différentes pièces qui sont en contact avec ces gaz chauds, ce qui a pour conséquence de réduire leur durée de vie. Il est également connu qu'une élévation de la température des gaz de la turbine haute-pression permet d'améliorer le rendement de la turbomachine, donc le rapport entre la poussée du moteur et le poids d'un avion propulsé par cette turbomachine. Par conséquent, il est important que les aubes de turbine puissent résister à des températures de plus en plus élevées. Une des solutions existantes pour améliorer la tenue mécanique des aubes consiste à diminuer leur température de fonctionnement en les équipant de circuits de refroidissement. Pour cela, l’aube 10 est généralement équipée de circuits de refroidissement, formés par des cavités, par exemple au niveau de la face latérale intrados 112 et de la face latérale extrados 114 et qui s’étendent dans l’échasse 120. L’air de refroidissement est introduit dans l'aube 10 par l’échasse 120 et des trous de refroidissement 116 sont prévus sur les faces latérales 112 et 114 pour éjecter l’air réchauffé dans les circuits de refroidissement et pour former un film d’air de refroidissement le long de la surface extérieure de l’aube 10. En outre, des orifices peuvent aussi être prévus au niveau de la plateforme 118 de l’aube 10 pour refroidir les zones fortement contraintes en température de la plateforme. En particulier, les perçages réalisés au niveau de la plateforme 118 permettent de récupérer l'air moins chaud qui est situé en dehors de la veine, autrement dit situé à l'intérieur de la plateforme 118, de façon à pouvoir refroidir localement l'aube 10. Par exemple, l’air de refroidissement est prélevé dans les circuits de refroidissement au niveau de l’échasse 120 puis circule dans les perçages de la plateforme 118 pour ressortir au niveau du jeu inter-plateformes d’aubes adjacentes. Cependant, les perçages au niveau de la plateforme ne suffisent pas pour refroidir la plateforme. En effet, ces perçages ne permettent pas de refroidir de manière uniforme la plateforme. Si l’on souhaitait mieux refroidir toute la plateforme au moyen de perçages, il faudrait alors augmenter le débit d’air de refroidissement ce qui réduit le rendement car cet air est prélevé dans le compresseur. En outre, lorsque la plateforme présente des géométries complexes, de simples perçages ne permettent pas de refroidir convenablement la plateforme, car ils ne peuvent pas suivre les formes complexes de celle-ci. Il existe un besoin pour fournir une solution efficace de refroidissement permettant d'augmenter la capacité de refroidissement des parties de plateforme. Pour cela, le présent document propose un procédé de fabrication d’un circuit d’air dans une aube de turbine, le procédé comprenant les étapes suivantes : fabriquer une aube comprenant une pale reliée à une plateforme radialement interne par rapport à un axe de rotation de l’aube et un premier circuit de refroidissement d’air formé dans la pale, usiner une rainure sur au moins une face radialement interne ou radialement externe de ladite plateforme, et fixer une plaque sur ladite au moins une face usinée de sorte à obturer le débouché radial de la rainure pour former un second circuit d’air. La rainure s’étend ainsi sur une plus grande surface de la plateforme contrairement aux simples perçages traversant l’épaisseur de la plateforme de l’état de la technique. Le second circuit d’air forme ainsi une cavité dans la plateforme pour la circulation d’air et permet donc de faire circuler de l’air dans plus de zones de la plateforme. Le procédé permet d’obtenir une aube avec un circuit de refroidissement efficace. De plus, le second circuit d’air est formé de façon simple par la fixation de la plaque sur la plateforme. Cette étape permet de limiter les risques de rupture de la plateforme lors de la formation du second circuit d’air comparé aux procédés de moulage à cire perdue. En effet, la plateforme présente généralement une épaisseur réduite et des formes géométriques complexes. La plaque peut être fixée par brasage à la face usinée. La plaque peut être fixée par d’autre moyens de fixation par exemple par collage ou par vissage. La plaque peut être réalisée dans un alliage à base de nickel. La rainure peut être usinée sur la face radialement interne de la plateforme. Le procédé peut comprendre une étape d’usinage de la face de la plateforme pour créer un logement pouvant recevoir la plaque. Cette étape peut être réalisée avant l’usinage de la rainure ou après. Lorsque la rainure est agencée dans une face radialement interne de la plateforme, le logement peut être dimensionné de sorte que la face radialement interne de la plateforme affleure le bord de la plaque de sorte à former une surface continue entre la face radialement interne, et le bord de la plaque, en particulier le bord opposé à la rainure. Lorsque la rainure est agencée dans une face radialement externe de la plateforme, le logement peut être dimensionné de sorte que la face radialement externe de la plateforme affleure le bord de la plaque de sorte à former une surface continue entre la face radialement externe, et le bord de la plaque, en particulier le bord opposé à la rainure. Les faces radialement externe et interne sont définies par rapport à un axe de rotation de l’aube de sorte que la face radialement externe est plus éloignée de l’axe de rotation que la face radialement interne. En particulier, la face radialement interne peut être tournée vers l’axe de rotation et la face radialement externe est opposée à la face radialement interne. Le procédé peut comprendre, préalablement à l’étape de fixation de la plaque, une étape de perçage d’un trou de prélèvement d’air reliant la rainure au premier circuit d’air. L’aube peut comprendre un pied comprenant la plateforme et une échasse. Le premier circuit d’air peut s’étendre dans l’échasse. Le trou de prélèvement d’air peut déboucher dans le premier circuit d’air au niveau de l’échasse de l’aube. La plateforme peut être située entre l’échasse et la pale dans une direction radiale perpendiculaire à l’axe de rotation. Le procédé peut comprendre préalablement à l’étape de fixation de la plaque, une étape de perçage de la plateforme pour réaliser un ou plusieurs trous d’évacuation d’air depuis le second circuit d’air vers l’extérieur de la plateforme. Les perçages peuvent déboucher sur une face de la plateforme opposée à la face portant la rainure. Les perçages peuvent déboucher sur une face de la plateforme s’étendant radialement prévue pour venir en regard d’une autre plateforme d’une aube adjacente, par exemple du côté intrados ou extrados de l’aube. Les perçages peuvent déboucher sur une face de la plateforme s’étendant radialement et agencée du côté du bord d’attaque ou du bord de fuite de l’aube. Le trou de prélèvement d’air et/ou les trous d’évacuation d’air peuvent présenter des diamètres de l’ordre d’une dizaine de microns. Par exemple, le trou de prélèvement d’air peut présenter un diamètre compris entre 1 et 3 mm, en particulier égal à 2 mm. Les trous d’évacuation d’air peuvent présenter des diamètres compris entre 0.1 et 0.6 mm. Une dimension radiale de la rainure peut être comprise entre 40% et 80% d’une dimension radiale de la plateforme au niveau de la rainure. La dimension radiale de la plateforme peut correspondre à l’épaisseur de la plateforme. La dimension radiale de la plateforme peut être inférieure à 5 mm, en particulier égale à 2 mm. La rainure peut présenter une dimension radiale variable. Le trou de prélèvement d’air peut être agencé au niveau d’une première extrémité de la rainure. Les trous d’évacuation peuvent être agencés au niveau d’une seconde extrémité de la rainure opposée à la première extrémité de la rainure. L’aube peut être une aube d’une turbine haute pression. L’aube peut être réalisée par fonderie, en particulier aboutissant à une plateforme pleine, c’est-à-dire une plateforme ne comprenant aucune cavité. L’aube peut être monocristalline. Le premier circuit d’air peut être réalisé par fonderie à cire perdue. L’aube peut être une aube mobile ou une aube de stator. La rainure peut s’étendre dans le plan de la face de la plateforme, en particulier dans une ou plusieurs directions dudit plan. Par exemple, la rainure peut s’étendre selon une forme en C, S ou toute autre forme de circuit appropriée. Le présent document une aube de turbine comprenant une pale et une plateforme radialement interne par rapport à un axe de rotation de ladite aube, l’aube comprenant un premier circuit d’air formé dans la pale, et une face radialement interne ou radialement externe de la plateforme comprend au moins une rainure dont le débouché radial est obturé par une plaque pour former un second circuit d’air. Le premier circuit peu communiquer fluidiquement avec le second circuit par un trou de prélèvement d’air reliant la rainure au premier circuit d’air. En particulier, le trou de prélèvement d’air peut déboucher dans le premier circuit d’air au niveau d’une échasse de l’aube. Brève description des figures déjà décrite représente une vue schématique en coupe axiale d'un exemple de turboréacteur à double flux. déjà décrite représente une aube mobile d’une turbine haute pression. représente un schéma bloc d’un exemple du procédé du présent document. représente schématiquement une vue partielle d’une aube portant une rainure réalisée par le procédé selon la vue de face. représente schématiquement une vue partielle en coupe de côté de la plateforme usinée selon le procédé de la . Procédé (200) de fabrication d’un circuit d’air dans une aube (300) de turbine, le procédé comprenant les étapes suivantes : fabriquer (202) une aube comprenant une pale (303) reliée à une plateforme radialement interne (302) par rapport à un axe de rotation de l’aube et un premier circuit de refroidissement d’air (304) formé dans la pale, usiner (204) une rainure (308) sur au moins une face radialement interne (310) ou radialement externe (311) de ladite plateforme, et fixer (208) une plaque (320) sur ladite au moins une face usinée de sorte à obturer le débouché radial de la rainure pour former un second circuit d’air. Procédé (200) selon la revendication 1, comprenant en outre une étape d’usinage de la face de la plateforme (302) pour créer un logement (312) pouvant recevoir la plaque. Procédé (200) selon la revendication 2, dans lequel le logement (312) est dimensionné de sorte que la face radialement externe (311), respectivement interne (310), de la plateforme (302) affleure le bord (321) de la plaque (320) de sorte à former une surface continue entre la face radialement externe, respectivement interne, et le bord de la plaque. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant, préalablement à l’étape de fixation de la plaque (208), une étape de perçage (206) d’un trou de prélèvement d’air (314) reliant la rainure (308) au premier circuit d’air (304). Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant, préalablement à l’étape de fixation de la plaque (208), une étape de perçage (206) de la plateforme pour réaliser un ou plusieurs trous d’évacuation d’air (315) depuis le second circuit d’air vers l’extérieur de la plateforme. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une dimension radiale (h1) de la rainure (308) est comprise entre 40% et 80% d’une dimension radiale (h2) de la plateforme (302) au niveau de la rainure. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’aube (300) est réalisée par fonderie. Aube (300) de turbine comprenant une pale (303) et une plateforme (302) radialement interne par rapport à un axe de rotation de ladite aube, l’aube comprenant un premier circuit d’air (304) formé dans la pale, et une face radialement interne (310) ou radialement externe (311) de la plateforme (302) comprend au moins une rainure (308) dont le débouché radial est obturé par une plaque (320) pour former un second circuit d’air. Aube (300) selon la revendication précédente, dans lequel le premier circuit d’air (304) communique fluidiquement avec le second circuit d’air par un trou de prélèvement d’air (314) reliant la rainure (308) au premier circuit d’air (304).