Brevet FR3129311A1 — publié le 20230526

Bouclier de bord d’attaque (28) pour une aube (16) en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues, le bouclier de bord d’attaque (28) comprenant une tête de bouclier, un pied de bouclier et une portion médiane entre la tête de bouclier et le pied de bouclier, la portion médiane comprenant une âme en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres discontinues et une peau en alliage à base de titane collée sur l’âme, la peau en alliage à base de titane présentant une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm. Aube comprenant le bouclier et procédé de fabrication du bouclier Figure pour l’abrégé : Fig. 2 BOUCLIER DE BORD D’ATTAQUE, AUBE COMPRENANT UN BOUCLIER ET PROCEDE DE FABRICATION Le présent exposé concerne la fabrication d’une pièce métallique en alliage à base de titane, telle qu’un bouclier de bord d’attaque d’une aube de turbine de turbomachine. De tels boucliers de bord d’attaque sont typiquement destinés à protéger les bords d’attaque d’aubes tournantes contre les impacts. On entend par « aubes », dans ce contexte, tant les aubes de soufflante que les pales d’hélice aérienne. Afin de limiter leur poids, ces aubes sont typiquement en composite à matrice en polymère renforcée par des fibres. Bien que ces matériaux présentent des qualités mécaniques généralement très favorables, en particulier par rapport à leur masse, ils sont particulièrement sensibles aux impacts ponctuels, qui peuvent générer notamment des phénomènes de délaminage au sein du matériau. Des boucliers, typiquement en matériau métallique hautement résistant, comme les alliages de titane, sont donc normalement installés sur les bords d’attaque de telles aubes, afin de les protéger contre ces impacts. Ces boucliers prennent normalement la forme d’une fine ailette intrados et une fine ailette extrados jointes par une section plus épaisse chevauchant le bord d’attaque, l’ensemble épousant la forme de l’aube sur le bord d’attaque et des sections adjacentes de l’intrados et de l’extrados. La section plus épaisse permet d’assurer la fonction de lutte contre l’érosion et ainsi qu’une fonction tranchante lors de l’impact avec des oiseaux, par exemple. Les ailettes intrados et extrados s’étendent sur ces sections de, respectivement, l’intrados et l’extrados de l’aube, et servent principalement à assurer le positionnement et la fixation du bouclier sur le bord d’attaque. Pour des raisons aérodynamiques, ces ailettes doivent idéalement être relativement fines à leurs bords libres afin de permettre une continuité entre le bouclier de bord d’attaque et les faces intrados et extrados de l’aube. Le document WO2011/114073 décrit un procédé de formage à chaud d’un bouclier de bord d’attaque autour d’un noyau de conformation à chaud. Ce procédé est relativement complexe surtout au vu de la forme tridimensionnelle des aubes. La solidarisation du bouclier de bord d’attaque sur le bord d’attaque du corps d’aube peut s’avérer également complexe, notamment si l’on tient compte des courbures du bord d’attaque du corps d’aube. Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet, le présent exposé concerne un bouclier de bord d’attaque pour une aube en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues, le bouclier de bord d’attaque comprenant une tête de bouclier, un pied de bouclier et une portion médiane entre la tête de bouclier et le pied de bouclier, la portion médiane comprenant une âme en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres discontinues et une peau en titane collée sur l’âme, la peau en alliage à base de titane présentant une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm. Le boucler de bord d’attaque comprend une âme en matériau composite qui est recouverte par une peau en alliage à base de titane collée sur l’âme. Ainsi, il est plus aisé de former le profil tridimensionnel complexe du bouclier de bord d’attaque tout en conservant les propriétés aérodynamiques du bouclier de bord d’attaque. La partie en alliage à base de titane du bouclier de bord d’attaque formant une peau sur l’âme, il est plus aisé de former la peau, d’une épaisseur minimale de 0,3 mm, en alliage à base de titane afin de lui donner la forme désirée. Par alliage à base de titane, on comprend un alliage comprenant au moins 50 % massique de titane, de préférence au moins 70 % massique de titane. A titre d’exemples non limitatif, l’alliage à base de titane peut être du T40, du T60 ou du TA6V. Les fibres discontinues permettent d’obtenir une âme en matériau composite à matrice en polymère renforcée présentant un coefficient d’expansion thermique plus proche de l’alliage à base de titane qu’une âme en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues. On entend par fibres discontinues des fibres identifiées notamment par le sigle anglais DLF pour « Discontinuous Long Fibers ». Dans certains modes de réalisation, la portion médiane comprend une ailette intrados et une ailette extrados. Dans certains modes de réalisation, la portion médiane a une hauteur supérieure ou égale à 80% de la hauteur du bouclier de bord d’attaque. On comprend que les extrémités axiales du bouclier de bord d’attaque, c’est-à-dire en tête et en pied de l’aube, ne comprennent pas l’âme de sorte que l’âme en matériau composite n’est pas exposée à l’érosion lorsque le bouclier de bord d’attaque est collé sur le corps d’aube. Dans certains modes de réalisation, lequel la portion médiane a une hauteur inférieure ou égale à 95% de la hauteur du bouclier de bord d’attaque. Dans certains modes de réalisation, la peau présente des épaisseurs différentes. Dans certains modes de réalisation, la peau comprend des feuilles en alliage à base de titane et les épaisseurs différentes comprennent un nombre différent de feuilles en alliage à base de titane. Dans certains modes de réalisation, le bord d’attaque du bouclier de bord d’attaque présent une arête vive. Le présent exposé concerne également une aube en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues comprenant un corps d’aube en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues et un bouclier de bord d’attaque tel que défini précédemment, le bouclier de bord d’attaque étant collé sur le corps d’aube. Dans certains modes de réalisation, le polymère de la matrice du corps d’aube et le polymère de la matrice de l’âme du bouclier de bord d’attaque sont compatibles l’un avec l’autre. Par compatible, on entend que le polymère de la matrice de l’âme du bouclier de bord d’attaque peut être facilement assemblé, par exemple par collage, sur le polymère de la matrice du corps d’aube. Par exemple, le polymère de la matrice de l’âme du bouclier de bord d’attaque peut être en polymère époxy compatible avec le polymère de la matrice du corps d’aube. Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication d’un bouclier de bord d’attaque tel que défini précédemment, comprenant les étapes suivantes : fourniture de la peau en alliage à base de titane et de l’âme ; collage de peau en alliage à base de titane sur l’âme. Dans certains modes de réalisation, la peau en alliage à base de titane est obtenue par déformation superplastique d’une feuille en alliage à base de titane. Dans certains modes de réalisation, la peau en alliage à base de titane est obtenue par fabrication additive. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La est une vue schématique en perspective d’un turboréacteur à double flux. La est une vue schématique en perspective d’une aube tournante de la soufflante du turboréacteur de la selon un premier mode de réalisation de l’aube. La figure est une vue schématique en perspective d’un bouclier de bord d’attaque de l’aube de la . La une vue en coupe transversale, suivant le plan IV-IV, du bouclier de bord d’attaque de la selon un premier mode de réalisation. La est une vue du bouclier de bord d’attaque de la à partir du plan V-V. La est une vue en coupe transversale, suivant le plan IV-IV, du bouclier de bord d’attaque de la selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue en coupe verticale, suivant le plan VII-VII de la . La est un ordinogramme du procédé de fabrication. Sur l’ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques. Bouclier de bord d’attaque (28) pour une aube (16) en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues, le bouclier de bord d’attaque (28) comprenant une tête de bouclier (40), un pied de bouclier (42) et une portion médiane (34) entre la tête de bouclier (40) et le pied de bouclier (42), la portion médiane (34) comprenant une âme (36) en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres discontinues et une peau (38) en alliage à base de titane collée sur l’âme (36), la peau (38) en alliage à base de titane présentant une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm. Bouclier de bord d’attaque (28) selon la revendication 1, dans lequel la portion médiane a une hauteur supérieure ou égale à 80% de la hauteur du bouclier de bord d’attaque. Bouclier de bord d’attaque (28) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion médiane a une hauteur inférieure ou égale à 95% de la hauteur du bouclier de bord d’attaque. Bouclier de bord d’attaque (28) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la peau présente des épaisseurs différentes. Bouclier de bord d’attaque (28) selon la revendication 4, dans lequel la peau comprend des feuilles en alliage à base de titane et les épaisseurs différentes comprennent un nombre différent de feuilles en alliage à base de titane. Bouclier de bord d’attaque (28) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le bord d’attaque du bouclier de bord d’attaque présent une arête vive. Aube (16) en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues comprenant un corps d’aube (26) en matériau composite à matrice en polymère renforcée par des fibres continues et un bouclier de bord d’attaque (28) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le bouclier de bord d’attaque (28) étant collé sur le corps d’aube (26). Aube (16) selon la revendication 7, dans lequel le polymère de la matrice du corps d’aube (26) et le polymère de la matrice de l’âme (36) du bouclier de bord d’attaque sont compatibles l’un avec l’autre. Procédé (100) de fabrication d’un bouclier de bord d’attaque (28) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : fourniture (102) de la peau (38) en alliage à base de titane et de l’âme (36) ; collage (104) de peau (38) en alliage à base de titane sur l’âme (36). Procédé (100) selon la revendication 9, dans lequel la peau (38) en alliage à base de titane est obtenue par déformation superplastique d’une feuille en alliage à base de titane ou par fabrication additive.