Brevet FR3132321A1 — publié le 20230804

Aube hybride métal/composite à orientation textile adaptée aux sollicitations mécaniques L’invention concerne une aube (1) en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice organique et étant munie, sur une zone d’attache (4), d’un élément métallique (5), l’aube étant caractérisée en ce que le renfort comprend, dans au moins une région de la zone d’attache, une orientation textile en surface adaptée au sens des sollicitations mécaniques en présentant des premiers fils de peau qui s’étendent selon une direction (DA) principale de sollicitation mécanique et qui sont liés avec des deuxièmes fils de peau transverses aux premiers fils, lesdits premiers fils de peau étant majoritaires en surface dans ladite région de la zone d’attache. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Aube hybride métal/composite à orientation textile adaptée aux sollicitations mécaniques L’invention concerne une aube en matériau composite à matrice organique (désigné dans la suite par « matériau CMO ») munie d’un élément métallique et dont l’orientation textile est adaptée aux sollicitations mécaniques sur tout ou partie de la zone d’attache avec cet élément afin de réduire le risque de désolidarisation de ce dernier. Il est connu d’utiliser des pièces en matériau CMO pour la réalisation d’éléments de partie froide de turbomachine aéronautique, comme des aubes de soufflante. Il est également connu de rapporter un élément métallique sur le composite afin d’améliorer ses propriétés, par exemple de coller un clinquant métallique de protection sur un bord d’attaque d’une aube de soufflante afin d’améliorer la tenue aux impacts rencontrés en fonctionnement (impacts d’oiseaux, de grêlons ou de débris). Néanmoins, les sollicitations exercées lors du fonctionnement peuvent dans certains cas aboutir à une désolidarisation de l’élément métallique. L’invention vise à répondre à ce problème. L’invention concerne une aube en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice organique et étant munie, sur une zone d’attache, d’un élément métallique, l’aube étant caractérisée en ce que le renfort comprend, dans au moins une région de la zone d’attache, une orientation textile en surface adaptée au sens des sollicitations mécaniques en présentant des premiers fils de peau qui s’étendent selon une direction principale de sollicitation mécanique et qui sont liés avec des deuxièmes fils de peau transverses aux premiers fils, lesdits premiers fils de peau étant majoritaires en surface dans ladite région de la zone d’attache. Les inventeurs ont constaté que l’orientation des fils en surface du renfort sur la zone d’attache a une incidence sur l’accroche de l’élément métallique au matériau CMO en fonctionnement. L’invention propose ainsi de favoriser sur tout ou partie de la zone d’attache les premiers fils qui sont orientés le long de la direction principale de sollicitation afin de réduire le risque de désolidarisation de l’élément métallique. La direction principale de sollicitation est fonction du type d’aube et d’élément métallique considérés et peut être déterminée sans difficulté par un homme du métier. La direction principale de sollicitation peut correspondre à une direction axiale de l’aube (direction correspondant à la corde de l’aube et à la direction d’écoulement d’air), ou à une direction radiale de l’aube (direction correspondant à l’axe joignant le pied au sommet de l’aube). Dans un exemple de réalisation, une proportion des premiers fils de peau en surface est au moins égale au double d’une proportion des deuxièmes fils de peau en surface dans ladite région de la zone d’attache. Un tel exemple est particulièrement adapté à des sollicitations mécaniques s’exerçant très majoritairement dans une direction donnée. Dans un exemple de réalisation, le renfort fibreux est tissé en présentant, au moins en peau, un tissage évolutif entre la région de la zone d’attache et une zone de l’aube située en dehors de la zone d’attache. Dans ce cas, il y a une adaptation locale du renfort pour améliorer l’accroche de l’élément métallique sans que le renfort ne soit modifié en dehors de la zone d’attache. On peut ainsi concevoir le textile différemment dans la zone d’attache et en dehors de celle-ci afin d’obtenir des propriétés optimales. Dans un exemple de réalisation, la zone d’attache comprend une première région avec une première proportion de premiers fils en surface, et une deuxième région, distincte de la première région, avec une deuxième proportion de premiers fils en surface, distincte de la première proportion. Un tel exemple est particulièrement adapté au cas où l’orientation des sollicitations mécaniques varie notablement sur la zone d’attache, réduisant ainsi davantage encore le risque de désolidarisation de l’élément métallique. Selon cet exemple, les premiers fils sont majoritaires dans la première région mais plus forcément dans la deuxième région où ils peuvent toujours être majoritaires ou dans laquelle les deuxièmes fils peuvent être majoritaires. On peut en particulier avoir une proportion équilibrée, sensiblement 50/50, de premiers et de deuxièmes fils dans la deuxième région. La suite évoque différents exemples d’aube pouvant être concernées par l’invention. Dans un exemple de réalisation, l’élément métallique est un clinquant de protection recouvrant un bord d’attaque de l’aube, et la direction principale de sollicitation mécanique correspond à une direction axiale de l’aube. En particulier, l’aube peut être une aube de soufflante. Selon une variante, l’aube est une aube directrice de sortie (« Outlet Guide Vane » ; « OGV » dans la littérature anglosaxonne). Selon un autre exemple, l’aube définit une cavité interne et l’élément métallique est un longeron inséré dans cette cavité interne, la direction principale de sollicitation mécanique correspondant à une direction radiale de l’aube. La est une vue en coupe d’un exemple d’aube selon l’invention munie d’un clinquant métallique de protection prise transversalement à une direction radiale. La représente un détail du renfort fibreux de l’aube de la sur la zone d’attache dans un plan transverse à une direction axiale. La représente une variante d’aube selon l’invention. Aube (1 ; 100) en matériau composite comprenant un renfort fibreux (10) densifié par une matrice organique et étant munie, sur une zone d’attache (4 ; 104), d’un élément métallique (5 ; 105), l’aube étant caractérisée en ce que le renfort comprend, dans au moins une région (Rd ; Rp) de la zone d’attache, une orientation textile en surface (S) adaptée au sens des sollicitations mécaniques en présentant des premiers fils (11p1) de peau qui s’étendent selon une direction (DA ; DR) principale de sollicitation mécanique et qui sont liés avec des deuxièmes fils (12p) de peau transverses aux premiers fils, lesdits premiers fils de peau étant majoritaires en surface dans ladite région de la zone d’attache. Aube (1 ; 100) selon la revendication 1, dans laquelle une proportion des premiers fils (11p1) de peau en surface est au moins égale au double d’une proportion des deuxièmes fils (12p) de peau en surface dans ladite région de la zone d’attache (4 ; 104). Aube (1 ; 100) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le renfort fibreux est tissé en présentant, au moins en peau (P), un tissage évolutif entre la région de la zone d’attache (4 ; 104) et une zone (Z) de l’aube située en dehors de la zone d’attache. Aube (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la zone d’attache (104) comprend une première région (Rd) avec une première proportion de premiers fils en surface, et une deuxième région (Rp), distincte de la première région, avec une deuxième proportion de premiers fils en surface, distincte de la première proportion. Aube (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle l’élément métallique (5) est un clinquant de protection recouvrant un bord d’attaque (13) de l’aube, et dans laquelle la direction principale de sollicitation mécanique correspond à une direction axiale (DA) de l’aube. Aube (1) selon la revendication 5, dans laquelle l’aube est une aube de soufflante. Aube selon la revendication 5, dans laquelle l’aube est une aube directrice de sortie. Aube (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle l’aube définit une cavité interne et l’élément métallique (105) est un longeron inséré dans cette cavité interne, la direction principale de sollicitation mécanique correspondant à une direction radiale (DR) de l’aube.