Brevet FR3160733A1 — publié le 20251003

Aube de rotor (14) ou de stator (18) pour une turbomachine (10) d’aéronef, cette aube (14, 18) comportant : - une pale (20) comportant un intrados (20a) et un extrados (20b), ainsi qu’un bord d’attaque (20c) et un bord de fuite (20d), le bord d’attaque ou de fuite (20c, 20d) de la pale (20) comportant des serrations (22) formées par une alternance de dents (22a) et de creux (22b) le long de ce bord, caractérisé en ce qu’au moins une desdites dents (22a1) est rapportée et fixée sur un corps (24) de la pale (20), qui définit l’intrados (20a) et l’extrados (20b) de la pale, et les autres dents (22a2) sont formées par continuité de matière du corps (24) de la pale (20). Figure pour l'abrégé : Figure 3 AUBE DE ROTOR OU DE STATOR POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une aube de rotor ou de stator 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 de l’hélice peuvent être fixes et avoir donc une position angulaire fixe autour de leurs axes d’allongement respectifs. Au contraire, les aubes de l’hélice peuvent être 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 14 ou de stator 18 telle que représentée aux figures 2 et 3 comprend classiquement une pale 20 comportant un intrados 20a et un extrados 20b, ainsi qu’un bord d’attaque 20c et un bord de fuite 20d. Dans le cas d’une aube de rotor ou de stator à calage variable, elle comprend en outre une plateforme 21 reliée à une extrémité de la pale et définissant l’axe A de calage de l’aube. La plateforme 21 est en général montée dans un orifice du moyeu et centrée et guidée en rotation dans cet orifice autour de l’axe de calage A. Il est connu de réaliser une aube de rotor ou de stator en matériau métallique, céramique ou composite. Un matériau composite bien connu pour une aube comprend une préforme 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 10 illustrée à la FIG. 1 . Cette turbomachine 10 comporte une hélice 12 à l’amont, qui comprend des aubes de rotor 14 par exemple 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 22 sur les bords de fuite 20d des aubes de rotor 14 ou sur les bords d’attaque 20c des aubes de stator 18 (figures 2 et 3). Des serrations 22 d’un bord d’attaque 20c ou de fuite 20d sont formées par une alternance de dents 22a et de creux 22b le long de ce bord. Les serrations 22 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 20d ou d’attaque 20c très fin. Les dents 22a 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. Lorsque l’aube 14, 18 est réalisée en métal ou en céramique, les dents 22a de serrations sont formées en métal et sont formées par continuité de matière du corps de la pale, c’est-à-dire que les dents 22a sont venues de matière avec le corps de la pale qui définit l’intrados 20a et l’extrados 20b de la pale 20. Lorsque l’aube 14, 18 est réalisée en composite à partir d’une préforme, les dents 22a de serrations sont également formées par continuité de matière du corps de la pale, et en particulier par continuité de la préforme du corps de la pale. En fonctionnement, une détérioration ou une usure des dents de serrations peut intervenir et la question se pose alors du remplacement de l’aube par une nouvelle. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. L’invention propose une aube de rotor ou de stator 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 ou de fuite de la pale comportant des serrations formées par une alternance de dents et de creux le long de ce bord, caractérisé en ce qu’au moins une desdites dents est rapportée et fixée sur un corps de la pale, qui définit l’intrados et l’extrados de la pale, et les autres dents sont formées par continuité de matière du corps de la pale. L’invention propose de ne pas remplacer l’aube dans sa totalité en cas d’usure ou de détérioration de l’une de ses dents, mais plutôt de remplacer seulement la ou chaque dent à remplacer par une nouvelle. La ou chaque dent remplacée est alors rapportée et fixée sur le corps de la pale. L’aube comprend ainsi des dents d’origine, qui sont formés par continuité de matière du corps de la pale, et une ou plusieurs dents rapportées sur le corps. 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 : la ou chaque dent rapportée est fixée par collage sur le corps. la ou chaque dent rapportée est fixée par au moins une vis sur le corps. la vis traverse un orifice de la dent et est vissée dans un trou taraudé du corps la vis comprend une tête qui est logée entièrement dans un renfoncement de la dent. -- le renfoncement est entièrement comblé par un matériau de remplissage qui recouvre la tête de la vis. l’orifice ou le renfoncement débouche sur un bord de la dent rapportée, ce bord étant situé entre deux faces de la dent qui s’étendent respectivement dans le prolongement de l’intrados et de l’extrados de la pale. la ou chaque dent rapportée est emboîtée sur le corps par un système du type tenon-mortaise. la vis est située entre au moins deux tenons ou deux mortaises, ou à côté d’au moins un tenon ou d’au moins une mortaise. la ou chaque dent rapportée comprend plusieurs faces planes d’appui sur des faces planes complémentaires du corps. les tenons et mortaises comprennent certaines desdites faces planes. -- le corps est métallique ou céramique, et la ou chaque dent rapportée est métallique ou céramique. le corps est composite et réalisé à partir d’une préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique, cette préforme fibreuse s’étendant jusque dans lesdites autres dents, et la ou chaque dent rapportée est métallique ou céramique ou est réalisée à partir d’une autre préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique. L’invention concerne en outre une turbomachine pour un aéronef, comportant un rotor ou un stator formé par plusieurs aubes telles que décrites ci-dessus. L’invention concerne également un procédé de réparation d’une aube de rotor ou de stator pour une turbomachine d’aéronef, de façon à obtenir une aube telle que décrite ci-dessus. L’aube à réparer comporte une pale comportant un intrados et un extrados, ainsi qu’un bord d’attaque et un bord de fuite, le bord d’attaque ou de fuite de la pale comportant des serrations formées par une alternance de dents et de creux le long de ce bord, les dents étant formées par continuité de matière d’un corps de la pale. Le procédé comprend les étapes suivantes : a) retirer au moins une des dents à remplacer, b) rapporter et fixer une nouvelle dent à la place de la ou chaque dent retirée sur le corps de la pale. La ou chaque dent peut être rapportée est fixée par collage et/ou par au moins une vis sur le corps. En variante, la ou chaque dent est rapportée est formée par montage d’une préforme fibreuse sur le corps, et injection d’une résine polymérique dans cette préforme à l’intérieur d’un moule d’injection-moulage. Le retrait à l’étape a) peut être réalisé par usinage, ou bien dévissage dans le cas où la dent à remplacer a préalablement été rapportée et fixée sur la pale. 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 selon l’invention ; FIG. 5 la FIG. 5 est une vue schématique en perspective d’une aube selon un mode de réalisation de l’invention ; FIG. 6 la FIG. 6 est une vue schématique en perspective d’une dent de remplacement pour l’aube de la FIG. 5 ; FIG. 7 la FIG. 7 est une vue schématique en perspective d’un corps de l’aube de la FIG. 5 ; FIG. 8 la FIG. 8 est une vue schématique en coupe d’une aube selon une variante de réalisation de l’invention ; FIG. 9 la FIG. 9 est une vue schématique en coupe d’une dent de remplacement pour l’aube de la FIG. 8 ; et FIG. 10 la FIG. 10 est une vue schématique en coupe d’un corps de l’aube de la FIG. 8 . Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 3 ont été décrites dans ce qui précède. L’invention concerne une aube de rotor 14 ou de stator 18 pour une turbomachine d’aéronef, qui peut être la turbomachine de la FIG. 1 ou une autre turbomachine. La FIG. 4 illustre une aube conforme à l’invention, qui est ici une aube de rotor 14 mais qui pourrait aussi être une aube de stator 18 dans la mesure où l’invention s’applique aux deux types d’aube. L’aube 14 ou 18 comprend une pale 20 comportant un intrados 20a et un extrados 20b, ainsi qu’un bord d’attaque 20c et un bord de fuite 20d. Le bord de fuite 20d de la pale 20 comporte des serrations 22 formées par une alternance de dents 22a et de creux 22b le long de ce bord de fuite. Dans le cas d’une aube de stator 18, c’est son bord d’attaque 20c qui comprend des serrations 22 comme évoqué dans ce qui précède. La particularité de l’aube 14, 18 est qu’au moins une de ses dents 22a1 est rapportée et fixée sur le corps 24 de la pale 20 alors que les autres dents 22a2 sont formées par continuité de matière du corps 24 de la pale 20. Cela est dû au fait que les dents 22a2 sont des dents d’origine de l’aube qui ont été réalisées en même temps que le corps 24 de la pale 20, alors que la dent 22a1 est une dent de remplacement ou une nouvelle dent qui a été rapportée et fixée sur le corps 24 pour remplacer une dent qui était usée ou détériorée. Dans l’exemple de la FIG. 4 , on voit bien que la dent 22a1 comprend une base 26 et une saillie 28 et qu’elle est fixée sur le corps 24 par l’intermédiaire de sa base 26. On voit en outre plus particulièrement sur la FIG. 5 suivante que la dent 22a1 comprend un bord 30 ou champ qui est situé entre deux faces 32, 34 de la dent 22a1 qui s’étendent respectivement dans le prolongement de l’intrados 20a et de l’extrados 20b de la pale 20. Le bord 30 a une forme incurvé convexe et s’étend à son tour dans le prolongement du bord d’attaque 20c ou de fuite 20d de la pale qui comprend les serrations 22. Les figures 5 à 7 illustrent un premier mode de réalisation de l’invention dans lequel la dent 22a1 est rapportée et fixée par collage sur le corps 24 de la pale 20. Dans l’exemple représenté, la dent 22a1 est en outre fixée par au moins une vis 36 sur le corps 20. La vis 36 peut traverser un orifice 38 de la dent 22a1 et être vissée dans un trou 40 taraudé du corps 24. La vis 36 peut comprendre une tête 42 qui comprend classiquement une empreinte 44 destinée à coopérer avec un outil pour l’entrainement en rotation de la vis 36 et donc pour son vissage. De préférence, la tête 42 de la vis 36 est logée entièrement dans un renfoncement 46 de la dent 22a1, comme dans l’exemple illustré. Le renfoncement 46 est ensuite entièrement comblé par un matériau de remplissage qui recouvre la tête 42 de la vis 36. Ceci permet d’éviter l’accumulation d’impuretés ou d’eau dans le renfoncement, cette eau étant susceptible de geler et de former de la glace en vol. Dans l’exemple représenté, l’orifice 38 ou le renfoncement 46 débouche sur le bord 30 de la dent 22a1 et permet donc de ne pas altérer les faces 32, 34 de la dent 30 qui s’étendent dans le prolongement de l’intrados 20a et de l’extrados 20b. Le comblement du renfoncement 46 permet toutefois d’assurer une continuité aérodynamique de ce bord 30 et donc de ne pas altérer l’écoulement d’air au niveau de ce bord 30 à cause du renfoncement 46. Avantageusement, comme dans l’exemple représenté, la dent 22a1 est emboîtée sur le corps 24 par un système 48 du type tenon-mortaise. Le nombre de tenons et le nombre de mortaises n’est pas limitatif. Il peut y avoir un seul jeu tenon-mortaise ou plusieurs jeux tenon-mortaise. Par exemple, la vis 36 peut être située entre deux tenons 50 de la dent 22a1 comme illustré à la FIG. 6 , et s’étendre au milieu d’une mortaise 52 du corps 24 comme illustré à la FIG. 7 . Autrement dit, deux tenons 50 peuvent coopérer avec une même mortaise 52 de plus grande dimension que les tenons 50. En variante, la vis pourrait être située entre davantage de deux tenons de la dent, ou pourrait traverser un tenon de la dent, ou pourrait être située à côté d’un tenon (ou mortaise) ou de plusieurs tenons (ou mortaises) de la dent. La dent 22a1 comprend de préférence plusieurs faces planes 54, 56, 58 d’appui sur des faces planes 60, 62, 64 complémentaires du corps 24. Les tenons 50 et mortaises 52 comprennent par exemple des faces 54, 60 planes qui coopèrent entre elles. La base 26 de la dent 22a1 peut en outre comprendre des faces 56, 58 planes qui coopèrent avec des faces 62, 64 planes du corps 20. Les faces 56, 58 planes de la base 26 de la dent 22a1 s’étendent entre les faces 32, 34 précitées de la dent 22a1, et du côté opposé au bord 30 de la dent. Les faces 56 et 62 coopèrent entre elles et sont sensiblement perpendiculaires à l’axe de la vis 36. Les faces 58, 64 coopèrent entre elles et sont inclinées par rapport aux faces 56, 62. Dans l’exemple représenté, la faces 56 (respectivement la face 62) est située entre une paire de faces 58 (respectivement de faces 64). Les faces 60 et 64 forment une sorte de cuvette et les faces 56, 58 ont une forme complémentaire à cette cuvette. La coopération des faces 56, 58, 62, 64 de la dent 22a1 et du corps 24 permet d’assurer un positionnement précis de la dent 22a1 sur le corps 24, voire même un détrompage lors du montage. Le corps 24 de l’aube 14, 18 peut être métallique ou céramique. Dans ce cas, la dent 22a1 peut être dans le même matériau que l’aube 14, 18 et donc métallique ou céramique. En variante, l’aube 14, 18 peut être en matériau composite et être réalisée à partir d’une préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique. Cette préforme fibreuse s’étend jusque dans les dents 22a2 qui sont formées simultanément au corps 24 comme évoqué dans ce qui précède. La nouvelle dent 22a1 peut être métallique ou céramique, ou bien peut être réalisée à partir d’une autre préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique. L’invention concerne également un procédé de réparation d’une aube 14, 18 de façon à obtenir une aube telle que décrite dans ce qui précède et illustrée à la FIG. 4 . L’aube 14, 18 à réparer comporte une pale 20 dont les dents 22a sont formées par continuité de matière du corps 24 de la pale 20. Le procédé comprend les étapes suivantes : a) retirer au moins une des dents 22a à remplacer, b) rapporter et fixer une nouvelle dent 22a1 à la place de la ou chaque dent retirée sur le corps 24 de la pale 20. Concernant l’étape a), la dent à retirer peut être une dent déjà rapportée et fixée sur la pale, conformément à l’invention par exemple, ou bien une dent qui est monobloc avec le reste de la pale. Dans le premier cas, on peut dévisser la vis pour retirer la dent. Si la vis n’est pas accessible ou si la dent est monobloc, alors la dent peut être usinée par exemple (par un outil de fraisage ou de découpe par jet d’eau par exemple). Dans le cas évoqué ci-dessus en relation avec les figures 5 à 7, la ou chaque dent 22a1 rapportée est fixée par collage et/ou par au moins une vis 36 sur le corps 24. La colle peut être introduite dans la ou les mortaises 52, en quantité suffisante pour que lors de l’insertion du ou des tenons 50 dans la mortaise 52, la colle déborde et recouvre l’intégralité des faces d’appui entre la dent 22a1 et le corps 24. Le surplus de colle est alors retiré et peut être poncé après séchage pour assurer une continuité aérodynamique entre les faces 32, 34 et l’intrados 20a et l’extrados 20b de la pale 20. Dans l’autre cas évoqué, la nouvelle dent 22a1 est réalisée à partir d’une autre préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique. Cette variante est illustrée aux figures 8 à 10. La dent 22a1 rapportée est formée par montage d’une préforme fibreuse 70 sur le corps 24 (figures 9 et 10), et injection d’un résine polymérique dans cette préforme 70 à l’intérieur d’un moule d’injection-moulage 72 ( FIG. 8 ). La préforme 70 de la dent 22a1 peut être montée sur le corps 24 de la pale 20 par un système tenon-mortaise 74 similaire à celui décrit dans ce qui précède. Dans l’exemple représenté, ce système 74 a une forme en queue d’aronde. Ce montage permet d’ancrer la dent 22a1 dans le corps 24 de la pale 20. La résine injectée dans la préforme 70 permet de solidifier la dent 22a1 mais aussi de la solidariser au corps 24 de la pale 20. Bien que l’invention ait été décrite dans le cas du remplacement d’une seule dent 22a1 d’une aube 20, on comprend que l’aube 20 pourrait comprendre deux ou plus dents 22a1 rapportées et fixées sur le corps 24 de la pale 20. Par ailleurs, bien que l’invention ait été décrite dans le cadre de dents de serrations sur le bord de fuite d’une aube, elle s’applique également aux dents de serrations sur le bord d’attaque d’une aube. Aube de rotor (14) ou de stator (18) pour une turbomachine (10) d’aéronef, cette aube (14, 18) comportant : - une pale (20) comportant un intrados (20a) et un extrados (20b), ainsi qu’un bord d’attaque (20c) et un bord de fuite (20d), le bord d’attaque ou de fuite (20c, 20d) de la pale (20) comportant des serrations (22) formées par une alternance de dents (22a) et de creux (22b) le long de ce bord, caractérisé en ce qu’au moins une desdites dents (22a1) est rapportée et fixée sur un corps (24) de la pale (20), qui définit l’intrados (20a) et l’extrados (20b) de la pale, et les autres dents (22a2) sont formées par continuité de matière du corps (24) de la pale (20). Aube (14, 18) selon la revendication 1, dans laquelle la ou chaque dent (22a1) rapportée est fixée par collage sur le corps (24). Aube (14, 18) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la ou chaque dent (22a1) rapportée est fixée par au moins une vis (36) sur le corps (24). Aube (14, 18) selon la revendication 3, dans laquelle la vis (36) traverse un orifice (38) de la dent (22a1) et est vissée dans un trou (40) taraudé du corps (24). Aube (14, 18) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle la vis (36) comprend une tête (42) qui est logée entièrement dans un renfoncement (46) de la dent (14, 18). Aube (14, 18) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle l’orifice (38) ou le renfoncement (46) débouche sur un bord (14, 18) de la dent (22a1) rapportée, ce bord (14, 18) étant situé entre deux faces (32, 34) de la dent (22a1) qui s’étendent respectivement dans le prolongement de l’intrados (20c) et de l’extrados (20d) de la pale (20). Aube (14, 18) selon l’une des revendications 4 à 6, dans laquelle la ou chaque dent (20a1) rapportée est emboîtée sur le corps (20) par un système (48) du type tenon-mortaise. Aube (14, 18) selon la revendication 7, en dépendance de l’une des revendications 3 à 6, dans laquelle la vis (36) est située entre au moins deux tenons (50) ou deux mortaises (52), ou à côté d’au moins un tenon ou d’au moins une mortaise. Aube (14, 18) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la ou chaque dent (22a1) rapportée comprend plusieurs faces (54, 56, 58) planes d’appui sur des faces (60, 62, 64) planes complémentaires du corps (24). Aube (14, 18) selon la revendication 9, en dépendance de la revendication 8, dans laquelle les tenons (52) et mortaises (54) comprennent certaines desdites faces (54, 60) planes. Aube (14, 18) selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle le corps (24) est composite et réalisé à partir d’une préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique, cette préforme fibreuse s’étendant jusque dans lesdites autres dents (22a2), et la ou chaque dent (22a1) rapportée est métallique ou céramique ou est réalisée à partir d’une autre préforme fibreuse (70) noyée dans une matrice polymérique. Turbomachine (10) pour un aéronef, comportant un rotor ou un stator formé par plusieurs aubes (14, 18) selon l’une des revendications précédentes. Procédé de réparation d’une aube de rotor (14) ou de stator (18) pour une turbomachine (10) d’aéronef, de façon à obtenir une aube (14, 18) selon l’une des revendications 1 à 11, l’aube à réparer comportant une pale (20) comportant un intrados (20a) et un extrados (20b), ainsi qu’un bord d’attaque (20c) et un bord de fuite (20d), le bord d’attaque ou de fuite (20c, 20d) de la pale (20) comportant des serrations (22) formées par une alternance de dents (22a) et de creux (22b) le long de ce bord, les dents (22a) étant formées par continuité de matière d’un corps de la pale, dans lequel il comprend les étapes suivantes : a) retirer au moins une des dents (22a) à remplacer, b) rapporter et fixer une nouvelle dent (22a1) à la place de la ou chaque dent retirée sur le corps (24) de la pale (20). Procédé selon la revendication 13, dans lequel la ou chaque dent (22a1) rapportée est fixée par collage et/ou par au moins une vis (36) sur le corps (24). Procédé selon la revendication 14, dans lequel la ou chaque dent (22a1) rapportée est formée par montage d’une préforme fibreuse (70) sur le corps, et injection d’une résine polymérique dans cette préforme (70) à l’intérieur d’un moule d’injection-moulage (72).