Brevet FR3153851A1 — publié le 20250411

L’invention concerne une aube (20) de redresseur pour turbomachine (1) d’aéronef, l’aube (20) comportant une pale (22), la pale (22) étant solidaire d’une platine interne (26) et d’une platine externe (30), la pale (22) comportant un bord d’attaque (224) et un bord de fuite (226) s’étendant entre la platine interne (26) et la platine externe (30), l’aube (20) comportant un corps (34) et un insert (36) partiellement emprisonné dans le corps (34), une partie centrale (360) de l’insert (36) formant une partie de la pale (22) comportant au moins le bord d’attaque (224), l’insert (36) comportant une première et une deuxième partie d’extrémité (362 ; 364) entre lesquelles s’étend la partie centrale (360), chaque partie d’extrémité (362, 364) étant emprisonnée respectivement dans une première et une deuxième partie d’extrémité (342 ; 344) du corps (34), une partie centrale (340) du corps (34) s’étendant entre les deux parties d’extrémité (342, 344) pour former le reste de la pale (22). Figure 2. Aube de redresseur pour une turbomachine d’aéronef La présente invention se rapporte au domaine de l’aéronautique. Elle concerne plus particulièrement une aube de redresseur de turbomachine d’aéronef, et notamment une aube de redresseur de compresseur, par exemple de compresseur basse pression. Etat de la technique Les turbomachines utilisées pour la propulsion des aéronefs comprennent un générateur de gaz. Le générateur de gaz comporte notamment, d’amont en aval par rapport au sens de circulation des gaz, un redresseur, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression. Le redresseur et les compresseurs comportent des aubes qui sont amenées à fonctionner dans un environnement sévère, et qui sont notamment amenées à subir des chocs mécaniques, liés par exemple à l’ingestion de corps étrangers par la turbomachine (par exemple dans le cas d’ingestion d’un oiseau ou de grêlons). Les aubes sont en outre sujettes à l’accumulation de glace, cette accumulation pouvant devenir problématique si un morceau de glace se détache et se trouve propulsé vers l’aval de la turbomachine, ce qui implique généralement une limitation du débit de gaz dans la turbomachine, voire des dommages au sein de la turbomachine. En raison des contraintes thermiques et mécaniques exposées ci-dessus, le choix des matériaux lors de la conception d’une aube est délicat, car cela nécessite idéalement un matériau présentant à la fois une résistance mécanique importante, une haute conductivité thermique (afin de faciliter l’action, le cas échéant, du système de dégivrage et d’antigivrage), et permettant en outre de réaliser une aube de masse la plus faible possible. Il est ainsi difficile de trouver un matériau présentant d’excellentes propriétés tant en termes de résistance mécanique que de conductivité thermique et de légèreté. Par exemple, les alliages de titane qui sont souvent utilisés dans le domaine aéronautique présentent un très bon compromis entre la résistance mécanique et la légèreté, mais sont relativement peu conducteurs thermiquement. L’objectif de la présente invention est de proposer une aube de redresseur de turbomachine qui permette de pallier les inconvénients de l’état de la technique, et en particulier ceux-ci-dessus exposés. A cet effet, l’invention concerne une aube de redresseur pour turbomachine d’aéronef, l’aube comportant une pale, la pale étant solidaire, à une première extrémité, d’une platine interne, et, à une deuxième extrémité opposée à la première extrémité, d’une platine externe, la pale comportant un bord d’attaque et un bord de fuite s’étendant chacun entre la platine interne et la platine externe, la pale comportant un intrados et un extrados s’étendant du bord d’attaque au bord de fuite ; l’aube comportant un corps et un insert partiellement emprisonné dans le corps, une partie centrale de l’insert formant une partie de la pale comportant au moins le bord d’attaque, l’insert comportant une première et une deuxième partie d’extrémité entre lesquelles s’étend la partie centrale de l’insert, chaque partie d’extrémité étant emprisonnée respectivement dans une première et une deuxième partie d’extrémité du corps, une partie centrale du corps s’étendant entre les deux parties d’extrémité pour former le reste de la pale. Ainsi, en prévoyant une aube comportant un insert formant le bord d’attaque de la pale de l’aube (et une partie plus ou moins importante de l’extrados et de l’intrados), le reste de la pale étant formé par le corps dans lequel est partiellement emprisonné l’insert, il est facile de concevoir l’insert et le corps dans des matériaux différents. Il est donc possible de privilégier les propriétés de résistance mécanique et de conductivité thermique pour le choix du matériau constituant le bord d’attaque, et de privilégier les propriétés de résistance mécanique et de légèreté pour le choix du matériau constituant le corps, ce dernier pouvant représenter une partie fortement majoritaire de l’ensemble de l’aube. En prévoyant que l’insert soit partiellement emprisonné dans le corps, on s’assure de la robustesse du lien entre le corps et l’insert lorsque les matériaux les constituant sont différents, et notamment lorsqu’ils présentent des écarts importants en termes de dilatation thermique. L’aube conforme à l’invention peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles. Selon une caractéristique, la plateforme interne est formée par la première partie d’extrémité du corps et par la première partie d’extrémité de l’insert, et dans laquelle la plateforme externe est formée par la deuxième partie d’extrémité du corps et par la deuxième partie d’extrémité de l’insert. Selon une caractéristique, l’aube est de type à calage variable et comporte un pivot interne solidaire de la plateforme interne et un pivot externe solidaire de la plateforme externe. Selon une caractéristique, la première partie d’extrémité de l’insert et/ou la deuxième partie d’extrémité de l’insert présentent une forme générale annulaire d’axe parallèle à l’axe de rotation défini par les pivots. Selon une caractéristique, l’aube est une aube creuse, la pale comportant une cavité interne délimitée en partie par la partie centrale du corps et en partie par la partie centrale de l’insert. Selon une caractéristique, la partie centrale de l’insert comporte une partie d’intrados formant une partie de l’intrados de la pale, et une partie d’extrados formant une partie de l’extrados de la pale. Selon une caractéristique, la partie d’intrados et/ou la partie d’extrados s’étendent depuis le bord d’attaque sur une longueur inférieure ou égale à 20 % de la longueur de corde de la pale, et par exemple comprise entre 5 % et 10 % de la longueur de corde. Selon une caractéristique, la partie d’intrados et/ou la partie d’extrados s’étendent depuis le bord d’attaque sur une longueur supérieure ou égale à 10 % de la longueur de corde de la pale, et par exemple comprise entre 10 % et 25 % de la longueur de corde. Selon une caractéristique, l’aube est une aube pleine, dans laquelle la partie d’intrados et/ou la partie d’extrados comporte un élément d’accroche, l’élément d’accroche présentant une forme facilitant la retenue mutuelle entre l’insert et le corps, par exemple un élément d’accroche présentant une forme en queue d’aronde. Selon une caractéristique, l’insert est réalisé dans un premier matériau, le corps étant réalisé dans un deuxième matériau différent du premier matériau. Selon une caractéristique, l’insert est réalisé à partir d’un acier. Selon une caractéristique, le corps est réalisé à partir d’un alliage à base de titane ou d’un alliage à base d’aluminium. Selon une caractéristique, l’aube est obtenue par surmoulage du corps sur l’insert. L’invention concerne également une turbomachine pour aéronef, comportant au moins une aube conforme à celle définie ci-dessus. FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’une turbomachine d’aéronef conforme à l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue schématique de côté d’une aube conforme à l’invention. FIG. 3 La FIG. 3 est une vue en perspective de l’aube de la FIG. 2 . FIG. 4 La FIG. 4 est une vue analogue à la FIG. 2 , l’insert étant visible par transparence. FIG. 5 La FIG. 5 est une section de l’aube de la FIG. 2 selon le plan AA. FIG. 6 La FIG. 6 est une vue en perspective d’un premier exemple de réalisation de l’insert. FIG. 7 La FIG. 7 est une section de l’aube de la FIG. 2 selon le plan BB. FIG. 8 La FIG. 8 est une vue en perspective d’un insert selon un deuxième mode de réalisation. FIG. 9 La FIG. 9 est une vue analogue à celle de la FIG. 7 , montrant l’aube de la FIG. 2 comportant l’insert de la FIG. 8 . FIG. 10 La FIG. 10 est une vue analogue à la FIG. 5 montrant un deuxième exemple de réalisation de la pale de l’aube. FIG. 11 La FIG. 11 est une vue analogue à la FIG. 5 , montrant un troisième exemple de réalisation de la pale de l’aube. Description détaillée La FIG. 1 représente une turbomachine 1 d’aéronef conforme à l’invention, dans l’exemple un turboréacteur à double flux (représenté sans la nacelle normalement associée). La turbomachine 1 comporte une entrée d’air 2 par laquelle un flux de gaz pénètre dans la turbomachine. Le flux de gaz est accéléré par une soufflante 3. En aval de la soufflante 3, le flux de gaz est séparé en un flux primaire s’écoulant dans une veine annulaire interne 4, ou veine primaire 4, et un flux secondaire s’écoulant dans une veine annulaire externe 5 entourant la veine annulaire interne 4, ou veine secondaire 5. Dans la veine primaire 4, le flux primaire traverse successivement un redresseur d’entrée 6 et un générateur de gaz. Dans l’exemple, le générateur de gaz comprend, d’amont en aval (par rapport au sens de circulation des gaz), un compresseur basse pression 7, un compresseur haute pression 8, une chambre de combustion 9, une turbine haute pression 10 et une turbine basse pression 11, et un carter d’échappement 12 des gaz auquel est reliée une tuyère d’échappement (non représentée). La veine secondaire 5 est définie en partie par un carter de soufflante 13 entourant la soufflante 3 et par une nacelle entourant la turbomachine (non représentée). Le redresseur d’entrée 6 comporte des aubes directrices d’entrée (couramment dénommées IGV, sigle correspondant à l’appellation anglaise « inlet guide vanes »). Le compresseur basse pression et le compresseur haute pression comportent également des aubes de stator, ou aubes de redresseur. Les aubes de redresseur sont des aubes fixes, généralement des aubes à calage variable (couramment dénommées VSV, sigle correspondant à l’appellation anglaise « variable stator vanes »). Les figures 2 à 4 représentent une aube 20 conforme à l’invention, pouvant être utilisée comme aube de redresseur, par exemple au sein du redresseur d’entrée 6, ou au sein de l’un des compresseurs 7, 8. Dans l’exemple des figures, l’aube 20 est une aube à calage variable. Les aubes à calage variable peuvent être manœuvrées durant le fonctionnement de la turbomachine afin que les aubes pivotent autour d’un axe de rotation radial par rapport à l’axe principal XX du moteur. Ce pivotement permet de modifier l’angle d’incidence (ou angle de calage) des aubes par rapport au flux de gaz provenant de l’amont de la turbomachine, notamment pour adapter cet angle aux différentes phases de vol de l’aéronef. Les figures 2 et 3 représentent l’aube 20, respectivement vue de côté et en perspective. L’aube 20 comprend une pale 22, comportant une première extrémité radialement interne 220, ou pied de pale 220, et une deuxième extrémité radialement externe 222, ou tête de pale 222. La pale 22 est prolongée, au niveau de sa première extrémité 220, successivement par une platine interne 26 et par un pivot interne 28, et, au niveau de sa deuxième extrémité 222, successivement par une platine externe 30 et par un pivot externe 32. Les termes « externe » et « interne » sont utilisés dans la présente demande pour désigner un élément radialement externe, respectivement radialement interne, de l’aube 20, par rapport à l’axe principal XX de la turbomachine et en référence à la position normale d’utilisation de l’aube dans la turbomachine. L’aube 20 est configurée pour pivoter autour d’un axe de rotation YY confondu avec les axes centraux du pivot interne 28 et du pivot externe 32, la rotation étant assurée par un organe de commande non visible sur les figures. Les pivots 28, 32 présentent chacun une forme cylindrique droite de base circulaire. Les platines 26, 30 présentent une forme cylindrique droite, dans l’exemple de base circulaire. La pale 22 présente un bord d’attaque 224 et un bord de fuite 226. Le bord d’attaque 224 et le bord de fuite 226 s’étendent chacun de la platine interne 26 à la platine externe 30. La pale 22 comporte en outre un intrados 230 et un extrados 232 s’étendant chacun entre le bord d’attaque 224 et le bord de fuite 226 (cf. FIG. 5 ). Conformément à l’invention, l’aube 20 comporte un corps 34 et un insert 36. L’insert 36 comporte une partie centrale 360 formant le bord d’attaque 224 de la pale 22, ainsi qu’une partie de l’intrados 230 et une partie de l’extrados 232. Le corps 34 comporte une partie centrale 340 formant partiellement la pale 22. La partie centrale 340 du corps 34 forme une partie majoritaire de la pale 22, et, plus précisément, forme l’ensemble de la pale à l’exception de la partie de la pale formée par la partie centrale de l’insert 36, c’est-à-dire à l’exception au moins du bord d’attaque 224. La forme extérieure de la partie centrale 340 correspond ainsi à la forme extérieure de la pale 22 diminuée de la forme extérieure de l’insert. Le corps 34 comporte une première partie d’extrémité 342, ou partie d’extrémité interne, formant une partie majoritaire de la plateforme interne 26, et une deuxième partie d’extrémité 344, ou partie d’extrémité externe, formant une partie majoritaire de la plateforme externe 30 de l’aube. Le corps 34 forme également les pivots 28, 32 de l’aube 20. Comme visible sur la FIG. 4 , qui permet de voir par transparence l’intégralité de l’insert 36, et sur la FIG. 6 qui représente l’insert 36 seul en perspective, l’insert 36 comporte une première partie d’extrémité 362, ou partie d’extrémité interne, et une deuxième partie d’extrémité 364, ou partie d’extrémité externe. La première partie d’extrémité 362 et la deuxième partie d’extrémité 365 sont chacune solidaire d’une extrémité opposée de la partie centrale 360 de l’insert 36. Comme visible sur la FIG. 4 , chaque partie d’extrémité 362, 364 de l’insert 36 est emprisonnée dans la partie d’extrémité 342, 344 correspondante du corps 34. Ainsi, l’insert 36 est partiellement emprisonné dans le corps 34, la partie centrale de l’insert 36 formant le bord d’attaque 224 de l’aube n’étant pas emprisonnée dans le corps 34. La configuration de l’aube 20 décrite ci-dessus permet de concevoir l’insert 36 dans un matériau différent du matériau dans lequel est conçu le corps 34. En particulier, il est possible de privilégier les propriétés de résistance mécanique et de conductivité thermique pour le choix du matériau constituant l’insert 36 (et donc le bord d’attaque), et de privilégier les propriétés de résistance mécanique et de légèreté pour le choix du matériau constituant le corps 34, ce dernier pouvant représenter une partie fortement majoritaire de l’ensemble de l’aube. En prévoyant que l’insert 36 soit partiellement emprisonné dans le corps 34, on s’assure de la robustesse du lien entre le corps et l’insert lorsque les matériaux les constituant sont différents, et notamment lorsqu’ils présentent des écarts importants en termes de dilatation thermique. L’insert 36 peut par exemple être réalisé à partir d’un acier, et notamment un acier présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 10W/m/K. Le corps 34 peut par exemple être réalisé à partir d’un alliage de titane ou d’un alliage d’aluminium. Dans un mode de réalisation, l’aube 20 est une aube creuse. Ainsi, comme visible sur la FIG. 5 , qui illustre une section de l’aube 20 de la FIG. 2 selon le plan AA, la pale 22 de l’aube 20 comporte une cavité interne 228. Dans l’exemple, la cavité interne 228 est délimitée en partie par la partie centrale 340 du corps 34 et en partie par la partie centrale 360 de l’insert 36. La partie centrale de l’insert 36 présente ainsi en section une forme creusée, limitant la masse de celle-ci et favorisant ainsi le dégivrage du bord d’attaque de la pale 22. Comme visible sur la FIG. 6 , la première et/ou la deuxième partie d’extrémité 362, 364 de l’insert 36 peut présenter une forme générale annulaire, définissant une cavité centrale 362a, 364a. Une telle configuration limite la masse de l’insert 36 et favorise en outre la retenue de l’insert au sein du corps 34. La FIG. 7 est une vue en section transversale selon l’axe BB de la FIG. 2 de l’aube 20, qui comporte donc l’insert de la FIG. 6 . On peut voir que la partie d’extrémité externe 364 de l’insert 36 est emprisonnée dans la partie d’extrémité 344 externe du corps 34. Comme visible sur les figures 8 et 9, qui sont des vues analogues à celles des figures 6 et 7, l’une et/ou l’autre des parties d’extrémités 362, 364 de l’insert 36 peut ne pas présenter de forme générale annulaire, mais présenter une forme ouverte, dans l’exemple une forme générale arquée. Comme visible sur la FIG. 10 , qui représente une vue en section de la pale 22 analogue à la vue de la FIG. 5 , que l’aube 20 soit creuse ou pleine, la partie centrale 360 de l’insert 36 peut être conformée de sorte qu’une partie d’intrados 366 de la partie centrale 360, qui forme une partie de l’intrados de la pale 22, soit de longueur différente de la longueur d’une partie d’extrados 368 de la partie centrale 360, qui forme une partie de l’extrados de la pale 22. Dans l’exemple de la FIG. 10 , la partie d’intrados est plus longue que la partie d’extrados. Afin de limiter la masse de l’insert 36, la longueur de la partie d’intrados 366 et/ou la longueur de la partie d’extrados 368 est inférieure à 20% de la longueur de corde de la pale 22, et par exemple comprise entre 5% et 10% de cette longueur de corde. Comme visible sur la FIG. 11 , qui représente une vue en section d’une pale 22 analogue à la vue de la FIG. 10 , la pale 22 peut être pleine. Par ailleurs, la partie centrale de l’insert 36 peut être configurée de sorte qu’une partie de celle-ci, dans l’exemple la partie d’intrados 366, se prolonge sur au moins 10% de la longueur de corde de la pale. Dans l’exemple de la FIG. 11 , la partie d’intrados 366 se prolonge sur au moins environ 25% de la longueur de corde. Par ailleurs, comme visible sur la FIG. 11 , la partie d’intrados 366 ou la partie d’extrados 368 peut comporter un élément d’accroche 370, présentant une forme facilitant la retenue mutuelle entre l’insert 36 et le corps 34. Dans l’exemple, la partie d’intrados 366 comporte un élément d’accroche 370 présentant une forme en queue d’aronde. On décrit ci-après les principales étapes de fabrication d’une aube conforme à l’invention, lorsque l’aube est réalisée par moulage. Le procédé comporte une première étape de fabrication de l’insert 36, par exemple par moulage et/ou par formage et/ou par usinage. L’insert est réalisé dans un matériau présentant une résistance mécanique adaptée pour permettre à l’aube de résister aux différentes contraintes mécaniques, et notamment aux chocs dus aux corps étrangers. Comme décrit précédemment l’insert 36 est par exemple réalisée à partir d’un acier, et notamment d’un acier présentant une conductivité supérieure ou égale à 10 W/m/K. Le procédé comporte ensuite une étape de surmoulage du corps 34 sur l’insert 36. Au cours de l’étape de surmoulage, l’insert 36 est d’abord disposé dans un moule comportant une empreinte permettant de réaliser le moulage du corps 34. Ensuite, le corps 34 est surmoulé sur l’insert 36, de façon à obtenir une aube 20 conforme à celle décrite dans la présente description. En particulier, comme déjà décrit, l’étape de surmoulage permet d’obtenir que les parties d’extrémité de l’insert 36 soit emprisonnées dans le corps 34. Comme décrit précédemment, le corps 34 est réalisé dans un matériau présentant un bon compromis entre la légèreté et la résistance mécanique, comme par exemple un alliage à base de titane, ou un alliage à base d’aluminium. Afin de pouvoir réaliser l’aube 22 par surmoulage de l’insert 36, l’insert 36 est réalisé dans un matériau présentant un point de fusion supérieur à celui dans lequel le corps 34 est moulé. Aube (20) de redresseur pour turbomachine (1) d’aéronef, l’aube (20) comportant une pale (22), la pale (22) étant solidaire, à une première extrémité (222), d’une platine interne (26), et, à une deuxième extrémité (224) opposée à la première extrémité (222), d’une platine externe (30), la pale (22) comportant un bord d’attaque (224) et un bord de fuite (226) s’étendant chacun entre la platine interne (26) et la platine externe (30), la pale (22) comportant un intrados (230) et un extrados (232) s’étendant du bord d’attaque (224) au bord de fuite (226) ; l’aube (20) comportant un corps (34) et un insert (36) partiellement emprisonné dans le corps (34), une partie centrale (360) de l’insert (36) formant une partie de la pale (22) comportant au moins le bord d’attaque (224), l’insert (36) comportant une première et une deuxième partie d’extrémité (362 ; 364) entre lesquelles s’étend la partie centrale (360) de l’insert (36), chaque partie d’extrémité (362, 364) étant emprisonnée respectivement dans une première et une deuxième partie d’extrémité (342 ; 344) du corps (34), une partie centrale (340) du corps (34) s’étendant entre les deux parties d’extrémité (342, 344) pour former le reste de la pale (22). Aube (20) de redresseur selon la revendication précédente, dans laquelle la plateforme interne (26) est formée par la première partie d’extrémité (342) du corps (34) et par la première partie d’extrémité (362) de l’insert (36), et dans laquelle la plateforme externe (30) est formée par la deuxième partie d’extrémité (344) du corps (34) et par la deuxième partie d’extrémité (364) de l’insert (36). Aube (20) de redresseur selon la revendication 1 ou 2, l’aube étant de type à calage variable et comportant un pivot interne (28) solidaire de la plateforme interne (26) et un pivot externe (32) solidaire de la plateforme externe (30). Aube (20) de redresseur selon la revendication précédente, dans laquelle la première partie d’extrémité (362) de l’insert (36) et/ou la deuxième partie d’extrémité (364) de l’insert (36) présentent une forme générale annulaire d’axe parallèle à l’axe de rotation (YY) défini par les pivots (28, 32). Aube (20) de redresseur selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’aube (20) est une aube creuse, la pale (22) comportant une cavité interne (228) délimitée en partie par la partie centrale (340) du corps (34) et en partie par la partie centrale (360) de l’insert (36). Aube (20) de redresseur selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la partie centrale (360) de l’insert (36) comporte une partie d’intrados (366) formant une partie de l’intrados (230) de la pale (22), et une partie d’extrados (368) formant une partie de l’extrados (232) de la pale (22). Aube (20) de redresseur selon la revendication précédente, dans laquelle la partie d’intrados (366) et/ou la partie d’extrados (368) s’étendent depuis le bord d’attaque (224) sur une longueur inférieure ou égale à 20% de la longueur de corde de la pale (22), et par exemple comprise entre 5% et 10% de la longueur de corde. Aube (20) de redresseur selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle la partie d’intrados (366) et/ou la partie d’extrados (368) s’étendent depuis le bord d’attaque (224) sur une longueur supérieure ou égale à 10% de la longueur de corde de la pale (22), et par exemple comprise entre 10% et 25% de la longueur de corde. Aube (20) de redresseur selon la revendication précédente, l’aube (20) étant une aube pleine, dans laquelle la partie d’intrados (366) et/ou la partie d’extrados (368) comporte un élément d’accroche (370), l’élément d’accroche (370) présentant une forme facilitant la retenue mutuelle entre l’insert (36) et le corps (34), par exemple un élément d’accroche (370) présentant une forme en queue d’aronde. Aube (20) de redresseur selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’insert (36) est réalisé dans un premier matériau, le corps (34) étant réalisé dans un deuxième matériau différent du premier matériau. Aube (20) de redresseur selon la revendication précédente, dans laquelle l’insert (36) est réalisé à partir d’un acier. Aube (20) de redresseur selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle le corps (34) est réalisé à partir d’un alliage à base de titane ou d’un alliage à base d’aluminium. Aube (20) selon l’une des revendications précédentes, l’aube (20) étant obtenue par surmoulage du corps (34) sur l’insert (36). Turbomachine (1) pour aéronef, comportant au moins une aube (20) conforme à l’une des revendications précédentes.