Brevet FR3141725A1 — publié le 20240510

La présente invention porte sur un secteur de virole (22) pour une turbomachine d'aéronef comportant une paroi (23) s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe (X1) correspondant à un axe de la virole, ledit secteur de virole (22) comportant une face radialement interne (22.1) orientée vers l'axe (X1) du cylindre et une face radialement externe (22.2) opposée à la face radialement interne (22.1), le secteur de virole (22) étant réalisé dans un matériau composite et au moins une partie de la face radialement interne (22.1) du secteur de virole (22) est recouverte par un revêtement anti-inflammable (30). Figure pour abrégé: Figure 4 SECTEUR DE VIROLE POUR UNE TURBOMACHINE D'AÉRONEF COMPORTANT UNE PROTECTION ANTI-FEU La présente invention porte sur un secteur de virole pour une turbomachine d’aéronef comportant une protection anti-feu. De façon connue en soi, une soufflante de turbomachine comprime l’air qui pénètre dans le moteur. Une partie de cet air constitue le flux primaire circulant dans un espace d'écoulement primaire défini par une veine aérodynamique primaire, et l’autre partie de cet air constitue le flux secondaire circulant dans un espace d'écoulement secondaire défini par une veine aérodynamique secondaire. Le flux primaire passe par un compresseur basse pression solidaire de la soufflante, par un compresseur haute pression, par une chambre de combustion, par une turbine haute pression et, pour finir, par une turbine basse pression avant d’être éjecté. Le flux secondaire contourne la partie chaude de la turbomachine. Un redresseur, également désigné par l'acronyme OGV pour "Outlet Guide Vane" en terminologie anglo-saxone, s'étend en aval de la soufflante dans l'espace d'écoulement secondaire. Le redresseur comprend une pluralité d'aubes fixes permettant de redresser le flux d'air en sortie de la soufflante. La turbomachine comporte une pluralité de vannes de décharge variable dites vannes VBV (pour "Variable Bleed Vane" en anglais) associées à des conduits de décharge mettant en communication l'espace d'écoulement primaire avec l'espace d'écoulement secondaire. Lorsque la turbomachine se trouve à la limite du pompage, une ouverture des vannes de décharge permet de faire passer une partie de l'air sous pression du flux primaire vers le flux secondaire de plus basse pression. Une virole située en aval du redresseur comprend une pluralité de secteurs de virole assemblés entre eux de façon à former un cadre cylindrique de faible largeur. Des bras radiaux disposés autour de ce cadre assurent une liaison mécanique de la virole à un élément structurel de la turbomachine, tel qu'une virole carter intermédiaire (VCI) située en aval d'un carter de soufflante. Les bras sont associés à un habillage autorisant le passage et le maintien des servitudes (électrique, mécanique, hydraulique) de la turbomachine. La virole, les bras, ainsi que leur habillage constituent un ensemble communément appelé "kit engine". Outre la jonction mécanique entre le moteur et la VCI, la virole doit assurer: - la continuité de la veine aérodynamique secondaire, - le support des vannes de décharge VBV qui permettent le déchargement d'air du flux primaire vers le flux secondaire, - une fonction structurale étant donné que la virole assure une reprise d'effort liée à la nacelle qui vient en appui contre une extrémité aval des secteurs de virole et que la virole est soumise à des contraintes mécaniques importantes: flux d’air, efforts qui transitent par les OGV et les bras de liaison, et d'autres contraintes mécaniques liées par exemple au montage des conduits de décharge, - la protection au feu entre une zone de feu située à l'interface entre la partie haute pression de la turbomachine et le flux secondaire. La résistance au feu est un élément déterminant pour la sécurité à bord de l'aéronef lors d'un vol. Les différents composants de l'aéronef doivent être capables de résister au feu trente minutes à deux heures afin d'offrir une stabilité de fonctionnement permettant au pilote de déclencher les procédures de secours et faire atterrir l'appareil. Par exemple, à la suite du démarrage d'un feu dans une des turbomachines de l'aéronef, il faut compter 5 minutes pour que le pilote détecte l'incident et déclenche une action; 5 minutes pour que le feu s'arrête à la suite de l'action du pilote; et 20 minutes supplémentaires pour que l'avion puisse atterrir. Afin de garantir la résistance au feu et supporter les efforts importants auxquels elle est soumise, la virole est réalisée dans un matériau métallique, généralement en titane. Ce matériau présente toutefois l'inconvénient d'être relativement lourd et onéreux. Il existe donc le besoin de développer une virole dans un matériau plus léger et moins cher que le titane ayant une bonne résistance mécanique et assurant une bonne protection au feu. L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant un secteur de virole pour une turbomachine d'aéronef comportant une paroi s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe correspondant à un axe de la virole, ledit secteur de virole comportant une face radialement interne orientée vers l'axe du cylindre et une face radialement externe opposée à la face radialement interne, le secteur de virole étant réalisé dans un matériau composite et au moins une partie de la face radialement interne du secteur de virole étant recouverte par un revêtement anti-inflammable. Il est à noter que l'invention surmonte un préjugé de l'homme du métier pour réaliser le secteur de virole dans un matériau composite recouvert d'un revêtement anti-inflammable. En effet, comme cela a été exposé ci-dessus, la virole est proche d'une zone de feu, soumise à de fortes contraintes mécaniques, et constituée par des éléments disjoints à assembler entre eux. Cela implique de nombreux passage d'organes de fixation et ajoute donc une difficulté sérieuse, car le percement d’une paroi en composite détériore sa résistance et sa robustesse mécanique du fait d'une destruction d'une partie des fibres. A première vue, la réalisation dans un matériau composite des secteurs de virole parait donc difficile, voire impossible. Néanmoins, avec un revêtement anti-feu ad-hoc, il s’avère qu’il est possible de réaliser ces pièces, en satisfaisant les exigences en termes de résistance feu et de résistance mécanique, tout en bénéficiant des avantages de gain de poids et de coût liés à une pièce composite. Selon une réalisation de l'invention, le revêtement anti-inflammable présente une épaisseur de dépôt comprise entre 1mm et 2mm. Selon une réalisation de l'invention, le revêtement anti-inflammable est une peinture anti-inflammable intumescente. Selon une réalisation de l'invention, la peinture anti-inflammable est apte à s'expandre d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsqu'elle est soumise à une température comprise entre 250°C et 500°C. Selon une réalisation de l'invention, le revêtement anti-inflammable est recouvert par une couche de vernis de protection. L'invention a également pour objet un procédé d'application d'un revêtement anti-inflammable sur un secteur de virole pour une turbomachine d'aéronef comportant une paroi s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe correspondant à un axe de la virole, ladite paroi comportant une face radialement interne orientée vers l'axe du cylindre et une face radialement externe opposée à la face radialement interne, ledit procédé comprenant une étape d'application d'un revêtement anti-inflammable sur au moins une partie de la face radialement interne du secteur de virole réalisé dans un matériau composite. Selon une mise en œuvre de l'invention, le revêtement anti-inflammable est appliqué par pulvérisation. Selon une mise en œuvre de l'invention, le revêtement anti-inflammable est une peinture anti-inflammable intumescente. Selon une mise en œuvre de l'invention, la peinture anti-inflammable est apte à s'expandre d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsqu'elle est soumise à une température supérieure à une température seuil comprise entre 250°C et 300 degrés. Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte l'étape de recouvrir le revêtement anti-inflammable par une couche de vernis de protection. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: La est une vue schématique en coupe partielle d'une turbomachine d'aéronef; La présente schématiquement une virole de turbomachine d'aéronef selon l'invention; La est une vue en coupe schématique illustrant les différentes couches déposées sur un secteur de virole de turbomachine d'aéronef selon l'invention; La illustre un mode de mise en œuvre d'un procédé selon l'invention d'application d'un revêtement anti-inflammable sur un carter de soufflante. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. La montre une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une turbomachine 10 d'aéronef, ici un turboréacteur à double flux d'axe X. Cette turbomachine 10 comporte un carter de soufflante 12 entourant une soufflante 11 destinée à comprimer l’air qui pénètre dans le moteur. Une partie de cet air constitue le flux primaire circulant dans un espace d'écoulement primaire 13 défini par une veine aérodynamique primaire, et l’autre partie de cet air constitue le flux secondaire circulant dans un espace d'écoulement secondaire 14 défini par une veine aérodynamique secondaire. Le flux primaire passe par un compresseur basse pression 15 solidaire de la soufflante 11, par un compresseur haute pression 16, puis par une chambre de combustion, par une turbine haute pression et, pour finir, par une turbine basse pression avant d’être éjecté. La chambre de combustion, la turbine haute pression et la turbine basse pression ne sont pas représentées sur la figure afin de faciliter la compréhension de l'invention. Un redresseur 18, également désigné par l'acronyme OGV pour "Outlet Guide Vane" en anglais, s'étend en aval de la soufflante 11 dans l'espace d'écoulement secondaire. Le redresseur 18 comprend une pluralité d'aubes fixes permettant de redresser le flux d'air en sortie de la soufflante 11. Une pluralité de vannes de décharge variable 19 dites vannes VBV (pour "Variable Bleed Vane" en anglais) associées à des conduits de décharge mettent en communication l'espace d'écoulement primaire 13 avec l'espace d'écoulement secondaire 14. Lorsque la turbomachine 10 se trouve à la limite du pompage, une ouverture des vannes VBV 19 permet de faire passer une partie de l'air sous pression du flux primaire vers le flux secondaire de plus basse pression. Une virole 21 située en aval du redresseur 18 comprend une pluralité de secteurs de virole 22 (cf. ) assemblés entre eux de façon à former un cadre cylindrique de faible largeur. Des bras radiaux 24 assurent une liaison mécanique de la virole 21 à un élément structurel de la turbomachine, tel qu'une virole carter intermédiaire 26 (VCI) située en aval du carter de soufflante 12. Les bras 24 sont associés à un habillage autorisant le passage et le maintien des servitudes (électrique, mécanique, hydraulique) de la turbomachine 10. Comme cela est illustré sur la , chaque secteur de virole 22 comporte une paroi 23 s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe X1 correspondant à l'axe de la virole. L'axe X1 est destiné à être confondu avec l'axe X de la turbomachine 10. Le secteur de virole 22 comporte une face radialement interne 22.1 orientée vers l'axe X1 de la virole 21 et une face radialement externe 22.2 opposée à la face radialement interne 22.1. Le secteur de virole 22 est réalisé dans un matériau composite comportant des fibres noyées dans une résine. Les fibres pourront être des fibres de verre ou des fibres de carbone. La résine peut être une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Selon la circonférence du moteur, la position des équipements comme les bielles de reprise de poussée ou les vérins actionnant les vannes VBV 19, la virole 21 peut comporter jusqu'à huit secteurs 22 montés entre plusieurs bras 24 régulièrement répartis ou non. Chaque secteur de virole 22 comporte des trous de fixation 29 associés à des organes de fixation 27, tels que des vis, permettant la fixation de la virole 21 sur une pièce structurelle de la turbomachine 10, ainsi que l'assemblage du secteur de virole 22 avec un secteur de virole 22 adjacent au moyen d'une pièce de liaison (non représentée). Les trous de fixation 29 assurent également le montage de conduits de décharge associés aux vannes VBV. Les conduits de décharge sont situés du côté de la face interne 22.1 du secteur de virole 22. Une grille d'aération 25 est située du côté de la face externe 22.2 du secteur de virole 22. Un secteur de virole 22 comporte une ouverture traversante 28 visible sur la disposée en regard du conduit de décharge et de la grille d'aération 25 correspondante. Les trous de fixation 29 comportent avantageusement à une de leur extrémité des chanfreins (non représentés) pour s'adapter aux têtes des vis 27 et ainsi permettre leur montage à affleurement, de sorte que la tête de chaque vis 27 s'y positionnant exactement, elle se retrouve alors alignée avec la face radialement externe du secteur de virole 22 en contact avec la veine secondaire et ne constitue donc pas un obstacle pour le flux d'air secondaire dont la continuité aérodynamique est ainsi assurée. Alternativement, les organes de fixation peuvent prendre la forme de rivets, goujons, ou tout autre organes de fixation adapté à l'application. Le secteur de virole 22 est recouvert par un revêtement anti-inflammable 30 constituant une protection contre le feu, tel que montré sur la . Plus précisément, le revêtement anti-inflammable 30 recouvre au moins une partie de la face radialement interne 22.1 ou, préférentiellement, la totalité de la face radialement interne 22.1 du secteur de virole 22. Le revêtement anti-inflammable 30 peut par exemple présenter une épaisseur de dépôt comprise entre 1mm et 2mm. De préférence, le revêtement anti-inflammable 30 est constitué par une peinture anti-inflammable qui présente une bonne adhérence sur les matériaux composites, et permet d'obtenir une couche continue et régulière sur la face radialement interne du secteur de virole 22. Avantageusement, la peinture anti-inflammable 30 est intumescente, c'est à dire qu'elle gonfle (ou s'expand) lorsque sa température dépasse une température seuil. La peinture intumescente est un produit qui peut être utilisé dans le bâtiment pour la protection anti-incendie. La peinture intumescente est, par exemple, un produit thermoplastique dont la température seuil est comprise entre 250°C et 300°C. L'épaisseur de la couche de peinture intumescente soumise à un flux de chaleur, tel qu'une flamme, peut augmenter d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsque sa température dépasse la température seuil. La peinture se transforme alors en une mousse microporeuse également appelée meringue. La meringue présente une résistivité thermique élevée, permettant d'isoler thermiquement la virole 21 par rapport au flux de chaleur et ralentissant ainsi l'échauffement de ladite virole 21. La peinture intumescente permet de ralentir la propagation du feu dans la turbomachine 10. Préférentiellement, comme cela est illustré sur la , le revêtement anti-inflammable 30 est recouvert par une couche de vernis de protection 31. La présente un exemple de mise en œuvre d'un procédé d'application par pulvérisation d'un revêtement anti-inflammable 30, en l'occurrence de la peinture anti-inflammable, sur la face radialement interne 22.1 du secteur de virole 22. La peinture est appliquée par pulvérisation au moyen d'un pistolet à peinture 33 pulvérisant la peinture en couche uniforme sur la face interne 22.1 du secteur de virole 22. La peinture, lorsqu'elle est à l'état liquide, est mouillante et peut être déposée sur tout type de formes, telles que des arêtes ou des congés. Afin d'accélérer le séchage de la peinture, le secteur de virole 22 peut être introduit à l'intérieur d'un four. Alternativement, le séchage de la peinture pourra être effectué à température ambiante. En variante, le revêtement anti-inflammable 30 peut être appliquée au moyen de rouleaux ou de brosses. L'application du revêtement anti-inflammable 30 peut être automatisée. L'automatisation de l'application offre une meilleure reproductibilité que lorsqu'elle est réalisée par un opérateur, permettant ainsi de réduire les retouches à réaliser. Afin de protéger la couche de revêtement anti-inflammable 30, le procédé d'application peut également comprendre l'application d'une couche de vernis de protection 31 sur la couche de revêtement anti-inflammable 30. La couche de vernis de protection 31 peut également être appliquée au moyen de rouleaux, de brosses ou par pulvérisation. Le procédé d'application permet de réaliser des réparations ou des retouches sur le secteur de virole 22 dont la couche de revêtement anti-inflammable 30 ne serait pas conforme. Il peut par exemple s'agir d'un trou dans la couche de revêtement 30 dû à un défaut lors de l'étape d'application. Il peut également s'agir d'un perçage réalisé dans le secteur de virole 22 après une première réalisation de l'étape d'application du revêtement 30. Les retouches peuvent être réalisées plusieurs fois sans dégrader le niveau de protection du secteur de virole 22. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Secteur de virole (22) pour une turbomachine d'aéronef (10) comportant une paroi (23) s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe (X1) correspondant à un axe de la virole, ledit secteur de virole (22) comportant une face radialement interne (22.1) orientée vers l'axe (X1) du cylindre et une face radialement externe (22.2) opposée à la face radialement interne (22.1), caractérisé en ce que le secteur de virole (22) est réalisé dans un matériau composite et au moins une partie de la face radialement interne (22.1) du secteur de virole (22) est recouverte par un revêtement anti-inflammable (30). Secteur de virole selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement anti-inflammable (30) présente une épaisseur de dépôt comprise entre 1mm et 2mm. Secteur de virole selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement anti-inflammable (30) est une peinture anti-inflammable intumescente. Secteur de virole selon la revendication 3, caractérisé en ce que la peinture anti-inflammable (30) est apte à s'expandre d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsqu'elle est soumise à une température comprise entre 250°C et 500°C. Secteur de virole selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement anti-inflammable (30) est recouvert par une couche de vernis de protection (31). Procédé d'application d'un revêtement anti-inflammable (30) sur un secteur de virole (22) pour une turbomachine d'aéronef (10) comportant une paroi (23) s'étendant suivant un secteur angulaire d'un cylindre ayant un axe (X1) correspondant à un axe de la virole, ladite paroi (23) comportant une face radialement interne (22.1) orientée vers l'axe (X1) du cylindre et une face radialement externe (22.2) opposée à la face radialement interne (22.1), caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape d'application d'un revêtement anti-inflammable (30) sur au moins une partie de la face radialement interne (22.1) du secteur de virole (22) réalisé dans un matériau composite. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement anti-inflammable (30) est appliqué par pulvérisation. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le revêtement anti-inflammable (30) est une peinture anti-inflammable intumescente. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la peinture anti-inflammable (30) est apte à s'expandre d'au moins quinze fois son épaisseur de dépôt lorsqu'elle est soumise à une température supérieure à une température seuil comprise entre 250°C et 300 degrés. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de recouvrir le revêtement anti-inflammable (30) par une couche de vernis de protection (31).