Brevet FR3156476A1 — publié le 20250613

Aube de stator (30) à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, comportant : - une pale (32) comportant un intrados (32a) et un extrados (32b), ainsi qu’un bord d’attaque (32c) et un bord de fuite (32d), le bord d’attaque (32c) de la pale (32) comportant des serrations (35) formées par une alternance de dents (35a) et de creux (35b) le long du bord d’attaque (32a), - une plateforme (34) reliée à une extrémité de la pale (32) et définissant un axe (A) de calage de l’aube, la pale (32) comprenant : - un premier corps (36) définissant le bord de fuite (32d) de la pale (32), et - un second corps (38) qui définit au moins une partie du bord d’attaque (32c) de la pale (32) et qui est monté mobile vis-à-vis du premier corps (36), le long de l’axe de calage (A). Figure pour l'abrégé : Figure 4 AUBE DE STATOR A CALAGE VARIABLE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une aube de stator à calage variable pour une turbomachine d’aéronef. Aval-plan technique L’état de l’art comprend notamment le document FR-A1-3 073 017. Une turbomachine d’aéronef comprend classiquement un générateur de gaz qui entraîne au moins une hélice. Le générateur de gaz comprend au moins un compresseur, une chambre de combustion et au moins une turbine. Le rotor ou l’un des rotors du générateur de gaz est relié au rotor de l’hélice pour son entraînement en rotation. Une hélice peut être carénée. C’est le cas d’une soufflante dans une turbomachine du type turboréacteur ou turbosoufflante par exemple. Une hélice peut être non carénée. C’est le cas d’un turbopropulseur par exemple. Une hélice comporte un moyeu et une rangée annulaire d’aubes qui sont montées tout autour du moyeu. Les aubes peuvent être fixes et avoir donc une position angulaire fixe autour de leurs axes d’allongement. Dans le cadre de la présente invention, les aubes sont au contraires à calage variable, c’est-à-dire qu’elles sont aptes à être déplacées en rotation autour d’axes appelés axes de calage, qui s’étendent en général le long des axes d’allongement des aubes. Les axes de calage peuvent être des axes radiaux par rapport à l’axe de rotation de l’hélice. Une aube de rotor à calage variable comprend classiquement une pale comportant un intrados et un extrados, ainsi qu’un bord d’attaque et un bord de fuite, et une plateforme reliée à une extrémité de la pale et définissant l’axe de calage de l’aube. La plateforme est en général montée dans un orifice du moyeu et centrée et guidée en rotation dans cet orifice autour de l’axe de calage. Il est connu de réaliser de telles aubes en matériau métallique, céramique ou composite. Un matériau composite bien connu pour une aube de rotor à calage variable comprend un corps à base de fibres tissées de carbone qui est noyé dans une matrice polymérique à base époxy par exemple. Le bord d’attaque de la pale peut être renforcé par un bouclier métallique collé. L’évolution des performances des turbomachines tend vers l’augmentation de leur taux de dilution, ce qui est principalement réalisé par l’augmentation du diamètre des hélices et donc de la longueur et de la masse de leurs aubes. De plus, une hélice dite lente et à haut taux de dilution comprend un nombre réduit d’aubes dont la corde est augmentée pour améliorer le rendement propulsif de la turbomachine. Dans le cas d’une hélice carénée, la nacelle qui entoure l’hélice comprend un traitement acoustique interne qui permet de réduire les émissions sonores à l’extérieur de la turbomachine. Dans le cas d’une hélice non carénée, il faut trouver d’autres solutions de réduction des bruits propulsifs. C’est notamment le cas pour la turbomachine illustrée à la FIG. 1 . Cette turbomachine 10 comporte une hélice 12 à l’amont, qui comprend des aubes de rotor 14 à calage variable, et un redresseur 16 à l’aval, qui comprend des aubes de stator 18 également à calage variable. Pour remédier au problème d’émission sonore, une technologie de réduction des bruits déjà connue sur des ventilateurs et inspirée notamment des ailes de rapaces nocturnes consiste à aménager des serrations 20 sur les bords de fuite des aubes de rotor 14 ou sur les bords d’attaque des aubes de stator 18 (figures 2 et 3). Des serrations 20 d’un bord d’attaque ou de fuite sont formées par une alternance de dents 20a et de creux 20b le long de ce bord. Les serrations peuvent entraîner des variations de la corde de l’aube en fonction de la hauteur radiale, avec des épaisseurs variables et un bord de fuite ou d’attaque très fin. Les dents 20a sont définies de sorte à réduire le bruit dans le spectre moyen d’émission sans empirer de façon trop importante d’autres fréquences à d’autres régimes moteurs. Le calage angulaire des aubes implique une acoustique variable des aubes suivant le régime moteur et l’orientation des aubes. On a constaté que, dans la plupart des régimes moteur, les serrations permettent de réduire les bruits émis. Cependant, on a constaté également une forte aggravation des bruits émis lorsque les aubes sont calées en mode reverse ou inversion de poussée. Dans le cas d’une aube de rotor, les serrations du bord de fuite se retrouvent orientées vers l’amont en mode reverse , ce qui perturbe beaucoup le flux aérodynamique. Les serrations sont alors contreproductives. La phase d’inversion de poussée est une phase qui au contraire devrait être la moins bruyante possible car elle se fait en général dans un environnement urbain proche. Un autre inconvénient de la technique antérieure est lié au fait que les serrations ne peuvent pas être fabriquées avec le même matériau que les aubes tissées ou céramiques car les serrations sont trop fines, et elles seraient trop fragiles et en particulier friables. Pour les aubes métalliques, le problème vient du risque d’arrachement des serrations ainsi que de la complexité de réaliser ces serrations qui mène à des rebuts importants pour cause de défauts géométriques. La présente invention propose une solution à au moins une partie des problèmes de la technique antérieure, qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne une aube de stator à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, cette aube comportant : - une pale comportant un intrados et un extrados, ainsi qu’un bord d’attaque et un bord de fuite, le bord d’attaque de la pale comportant des serrations formées par une alternance de dents et de creux le long du bord d’attaque, - une plateforme reliée à une extrémité de la pale et définissant un axe de calage de l’aube, caractérisé en ce que la pale comprend : - un premier corps en matériau métallique ou composite définissant le bord de fuite de la pale, et - un second corps définissant au moins une partie du bord d’attaque de la pale et comportant au moins une partie des serrations, le second corps étant monté mobile vis-à-vis du premier corps, le long de l’axe de calage. L’invention propose ainsi diviser la pale de l’aube de stator en deux parties, appelés corps. Le premier corps de la pale est réalisé en matériau métallique ou composite et comprend le bord de fuite de la pale. Le second corps de la pale peut être réalisé dans un matériau différent de celui du premier corps. Ce second corps définit au moins une partie du bord d’attaque et comprend tout ou partie des serrations. La mobilité du second corps vis-à-vis du premier corps permet de faire varier la position des serrations sur la pale, en particulier le long de l’axe de calage. L’invention permet par exemple d’intégrer une variabilité de la position radiale des dents en fonction du régime moteur ainsi que des efforts de pression aérodynamique exercés par le flux d’air en fonctionnement. L’aube selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : le second corps définit la totalité du bord d’attaque de la pale et comporte la totalité des serrations ; le second corps s’étend sur toute l’étendue longitudinale de la pale le long de l’axe de calage ; le second corps est monté coulissant sur le premier corps ; le second corps définit une partie amont de l’intrados et de l’extrados de la pale ; le second corps comprend au moins un doigt d’actionnement du côté de ladite plateforme ; ledit au moins un doigt d’actionnement a une forme allongée le long d’une direction de déplacement du second corps vis-à-vis du premier corps ; la plateforme comprend au moins un orifice traversé par ledit au moins un doigt d’actionnement ; le bord d’attaque de la pale est un bord d’attaque double qui comprend deux parois de bord d’attaque jointives et situées à côté l’une de l’autre, chacune de ces parois de bord d’attaque comportant des serrations formées par une alternance de dents et de creux le long du bord d’attaque, chacune des parois de bord d’attaque étant mobile vis-à-vis du premier corps indépendamment de l’autre des parois de bord d’attaque ; le bord d’attaque double permet de réduire les bruits émis de manière optimale, quel que soit le régime moteur ; les deux parois de bord d’attaque sont reliées respectivement à deux doigts d’actionnement qui sont parallèles et situés à côté l’un de l’autre ; la plateforme comprend deux orifices traversés respectivement par les deux doigts d’actionnement ; -- au moins certaines des dents comprennent des cavités internes ; les cavités permettent de modifier le comportement dynamique des dents en fonctionnement ; -- au moins certaines des cavités internes sont vides ; -- au moins certaines des cavités internes contiennent des masselottes ; -- le ou chaque doigt d’actionnement est situé à l’extérieur de la pale. La présente invention concerne également un ensemble comportant une aube telle que décrit ci-dessus et un carter de stator, le carter de stator étant fixe et l’aube étant montée sur le carter de stator de façon à ce que sa plateforme soit mobile en rotation autour de l’axe de calage vis-à-vis du carter. L’ensemble selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - le carter comprend au moins une surface de came qui coopère avec une extrémité libre du ou de chaque doigt d’actionnement de façon à ce qu’une rotation de la plateforme autour de l’axe de calage entraîne une translation du doigt d’actionnement et un déplacement du second corps vis-à-vis du premier corps ; - ladite au moins une surface de came est apte à coopérer avec les deux doigts d’actionnement de façon à imposer deux positions différentes aux parois de bord d’attaque vis-à-vis du premier corps. L’invention concerne en outre une turbomachine pour un aéronef, comportant un rotor équipé d’aubes telles que décrites ci-dessus. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue schématique en perspective d’une turbomachine à hélice non carénée et un redresseur non caréné, l’hélice et le redresseur comportant des aubes à calage variable ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique d’une aube de rotor ou d’hélice à calage variable ; FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique d’une aube de stator ou de redresseur à calage variable ; FIG. 4 la FIG. 4 est une vue schématique d’une aube de stator ou de redresseur à calage variable, selon un mode de réalisation de l’invention ; FIG. 5 la FIG. 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la FIG. 4 ; FIG. 6 la FIG. 6 est une vue schématique partielle en perspective de l’aube de stator de la FIG. 4 , et montre une position des serrations de cette aube ; FIG. 7 la FIG. 7 est une autre vue schématique partielle en perspective de l’aube de stator de la FIG. 4 , et montre une autre position des serrations de cette aube ; et FIG. 8 la FIG. 8 est une vue similaire à celle de la FIG. 4 et montre la position des serrations de la FIG. 7 . Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 3 ont été décrites dans ce qui précède. L’invention concerne une aube de stator à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, qui peut être la turbomachine de la FIG. 1 ou une autre turbomachine. La FIG. 4 illustre un premier mode de réalisation d’une aube de stator 30 selon l’invention. Il s’agit d’une aube de stator 30 à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, qui comprend : - une pale 32 comportant un intrados 32a et un extrados 32b, ainsi qu’un bord d’attaque 32c et un bord de fuite 32d, et - une plateforme 34 reliée à une extrémité de la pale 32 et définissant un axe A de calage de l’aube 30. Le bord d’attaque 32c de la pale 32 comporte des serrations 35 formées par une alternance de dents 35a et de creux 35 le long du bord d’attaque. La particularité de l’aube 30 est que sa pale 32 comprend : - un premier corps 36 en matériau métallique ou composite définissant le bord de fuite 32d de la pale 32, et - un second corps 38 définissant au moins une partie du bord d’attaque 32c de la pale 32 et comportant au moins une partie des serrations 35, le second corps 38 étant monté mobile vis-à-vis du premier corps 36, le long de l’axe de calage A. Comme on le voit dans le dessin, la plateforme 34 peut être réalisée dans le premier matériau. Le premier corps 36 et la plateforme 34 peuvent être réalisés de manière monolithique. Dans l’exemple représenté, le second corps 38 définit la totalité du bord d’attaque 32c de la pale 32 et comporte la totalité des serrations 35. Le second corps 38 peut s’étendre sur toute l’étendue longitudinale de la pale 32 le long de l’axe de calage A, ou sur au moins 90% de cette étendue comme c’est le cas dans l’exemple représenté. Dans le mode de réalisation représenté à la FIG. 4 , les dents 35a sont pleines. On voit que ces dents 35a peuvent avoir des formes et/ou dimensions différentes, toutes les dents 35a pouvant être différentes. En variante, les dents 35a pourraient comprendre des cavités internes, vides ou remplies par exemple avec des masselottes (non représentées). La coupe de la FIG. 5 montre que le second corps 38 peut définir une partie amont de l’intrados 32a et de l’extrados 32b de la pale 32. La coupe de la FIG. 5 montre en outre un exemple particulier de réalisation de l’invention. Cette coupe montre d’une part un mode de montage particulier du second corps 38 sur le premier corps 36. Le second corps 38 est monté coulissant sur le premier corps 36. Le coulissement peut être obtenu grâce à un système 39 de rail et glissière, le premier corps 36 comportant un rail ou analogue et le second corps 38 comportant une glissière ou analogue, ou inversement. La glissière est montée dans ou sur le rail et coopère avec lui pour guider le second corps 38 vis-à-vis du premier corps 36, le long de l’axe de calage A. On comprend donc que le système 39 de rail et glissière s’étend de préférence le long de l’axe de calage A. Pour permettre l’actionnement du système 39 de rail et glissière et donc le déplacement du second corps 38 vis-à-vis du premier corps 36, le second corps 38 comprend avantageusement ou est relié à au moins un doigt d’actionnement 40 situé du côté de la plateforme 32. Ce doigt d’actionnement 40 a une forme allongée le long d’une direction de déplacement du second corps 38 vis-à-vis du premier corps 36. Cette direction est de préférence parallèle à l’axe A. La plateforme 32 peut comprendre au moins un orifice 42 traversé par le doigt d’actionnement 40. On comprend donc que le doigt 40 d’actionnement du second corps 38 est situé à l’extérieur de la pale 32. La FIG. 5 montre en outre un cas particulier de réalisation de l’invention dans lequel le bord d’attaque 32c de la pale 32 est un bord d’attaque double qui comprend deux parois 44a, 44b de bord d’attaque jointives et situées à côté l’une de l’autre. Chacune de ces parois 44a, 44b de bord d’attaque comporte des serrations 35 formées par une alternance de dents 35a et de creux 35b le long du bord d’attaque. Chacune des parois 44a, 44b de bord d’attaque est de plus mobile vis-à-vis du premier corps 36 indépendamment de l’autre des parois de bord d’attaque (figures 6 à 8). On voit sur la FIG. 5 que les deux parois 44a, 44b de bord d’attaque sont reliées respectivement à deux doigts d’actionnement 40 qui sont parallèles et situés à côté l’un de l’autre. Dans l’exemple représenté, la plateforme 32 comprend deux orifices 42 traversés respectivement par les deux doigts d’actionnements 40. Dans le cadre de la présente invention, on appelle « ensemble » la combinaison d’une aube de stator 30 telle que décrite dans ce qui précède avec un carter de stator 50. Le carter de stator 50 est fixe et l’aube 30 est montée sur le carter de stator 50 de façon à ce que sa plateforme 32 soit mobile en rotation autour de l’axe de calage A vis-à-vis du carter 50. Avantageusement, le carter 50 comprend au moins une surface de came 52 qui coopère avec une extrémité libre 40a du ou de chaque doigt d’actionnement 40 de façon à ce qu’une rotation de la plateforme 32 autour de l’axe de calage A entraîne une translation du doigt d’actionnement 40 et un déplacement du second corps 38 correspondant vis-à-vis du premier corps 36. Les figures 6 et 7 montrent un exemple de réalisation du carter de stator 50 dans le cas précité de la FIG. 5 où l’aube 30 comprend deux parois 44a, 44b de bord d’attaque. La surface de came 52 est apte à coopérer avec les deux doigts d’actionnement 40 de façon à imposer deux positions différentes aux parois 44a, 44b de bord d’attaque vis-à-vis du premier corps 36. Dans l’exemple représenté, la surface de came 52 comprend deux parties 52a, 52b inclinées reliées entre elles par une partie intermédiaire 52c non inclinée. Lorsque les extrémités 40a des deux doigts 40a sont sur le partie intermédiaire 52c ( FIG. 6 ), les parois 44a, 44b sont dans une même position le long de l’axe A, dans laquelle les dents 35a des deux parois sont situées à coté les unes des autres et sont par exemple jointives (figures 4 et 6). Lorsque l’extrémité 40a de l’un des doigts 40a est sur l’une des parties inclinées 52a ou 52b ( FIG. 7 ), les parois 44a, 44b sont dans des positions différentes le long de l’axe A, et les dents 35a des deux parois 44a, 44b ne sont plus situées à coté les unes des autres. Au contraire, elles sont décalées les unes des autres le long de l’axe A. En apparence, le bord d’attaque 32c de la pale 32 comprend alors davantage de serrations c’est-à-dire davantage de dents 35a (figures 7 et 8). Les serrations 35 sont ainsi adaptables suivant plusieurs points de fonctionnement. Ceci permet une diminution acoustique des aubes de stator ou une diminution de la dégradation sur, par exemple, des phases transitoires du calage variable. Le second corps 38 ou chacune des parois 44a, 44b de bord d’attaque peut être déplacé(e) vis-à-vis du premier corps 36 sur une course pouvant représenter entre 1mm et 100mm environ, et de préférence entre 1 et 50mm environ. Cette course correspond à la distance maximale X entre deux positions axiales extrêmes d’une dent 35a, mesurée le long de l’axe A (figures 6 à 8). Le second corps 38 ou les parois 44a, 44b de bord d’attaque du second corps 38 est/sont de préférence réalisé(es) en alliage métallique ou en matériau composite. Pour faciliter le coulissement des parois 44a, 44b entre elles, elles peuvent être recouvertes de cuivre sur leur interface. Aube de stator (30) à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, cette aube (30) comportant : - une pale (32) comportant un intrados (32a) et un extrados (32b), ainsi qu’un bord d’attaque (32c) et un bord de fuite (32d), le bord d’attaque (32c) de la pale (32) comportant des serrations (35) formées par une alternance de dents (35a) et de creux (35b) le long du bord d’attaque (32a), - une plateforme (34) reliée à une extrémité de la pale (32) et définissant un axe (A) de calage de l’aube, caractérisé en ce que la pale (32) comprend : - un premier corps (36) en matériau métallique ou composite définissant le bord de fuite (32d) de la pale (32), et - un second corps (38) définissant au moins une partie du bord d’attaque (32c) de la pale (32) et comportant au moins une partie des serrations (35), le second corps (38) étant monté mobile vis-à-vis du premier corps (36), le long de l’axe de calage (A). Aube (30) selon la revendication 1, dans laquelle le second corps (38) définit la totalité du bord d’attaque (32c) de la pale (32) et comporte la totalité des serrations (35). Aube (30) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le second corps (38) s’étend sur toute l’étendue longitudinale de la pale (32) le long de l’axe de calage (A). Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le second corps (38) est monté coulissant sur le premier corps (36). Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le second corps (38) définit une partie amont de l’intrados (32c) et de l’extrados (32d) de la pale (32). Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le second corps (38) comprend au moins un doigt d’actionnement (40) du côté de ladite plateforme (34). Aube (30) selon la revendication 1 à 6, dans laquelle ledit au moins un doigt d’actionnement (40) a une forme allongée le long d’une direction de déplacement du second corps (38) vis-à-vis du premier corps (36). Aube (30) selon la revendication 1 à 7, dans laquelle la plateforme (34) comprend au moins un orifice (42) traversé par ledit au moins un doigt d’actionnement (40). Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle le bord d’attaque (32c) de la pale (32) est un bord d’attaque double qui comprend deux parois (44a, 44b) de bord d’attaque jointives et situées à côté l’une de l’autre, chacune de ces parois (44a, 44b) de bord d’attaque comportant des serrations (35) formées par une alternance de dents (35a) et de creux (35b) le long du bord d’attaque, chacune des parois (44a, 44b) de bord d’attaque étant mobile vis-à-vis du premier corps (36) indépendamment de l’autre des parois (44a, 44b) de bord d’attaque. Aube (30) selon la revendication 9, dans laquelle les deux parois (44a, 44b) de bord d’attaque sont reliées respectivement à deux doigts d’actionnement (40) qui sont parallèles et situés à côté l’un de l’autre. Aube (30) selon la revendication 10, dans laquelle la plateforme (34) comprend deux orifices (42) traversés respectivement par les deux doigts d’actionnement (40). Ensemble comportant une aube (30) selon l’une des revendications 1 à 11 et un carter de stator (50), le carter de stator (50) étant fixe et l’aube (30) étant montée sur le carter de stator (50) de façon à ce que sa plateforme (34) soit mobile en rotation autour de l’axe de calage (A) vis-à-vis du carter (50). Ensemble selon la revendication 12, l’aube (30) étant telle que définie à l’une des revendications 6, 7, 8, 10 ou 11, dans lequel le carter (50) comprend au moins une surface de came (52) qui coopère avec une extrémité libre (40a) du ou de chaque doigt d’actionnement (40) de façon à ce qu’une rotation de la plateforme (34) autour de l’axe de calage (A) entraîne une translation du doigt d’actionnement (40) et un déplacement du second corps (38) vis-à-vis du premier corps (36). Ensemble selon la revendication 13, l’aube (30) étant telle que définie à la revendication 10 ou 11, dans lequel ladite au moins une surface de came (52) est apte à coopérer avec les deux doigts d’actionnement (40) de façon à imposer deux positions différentes aux parois (44a, 44b) de bord d’attaque vis-à-vis du premier corps (36). Turbomachine pour un aéronef, comportant des aubes (30) selon l’une des revendications 1 à 11.