Brevet FR3159627A1 — publié le 20250829

L’invention concerne une plateforme inter-aubes (102) pour une hélice (100) de turbomachine d’aéronef, cette plateforme, de forme générale allongée, comporte : une paroi (200) et au moins un élément de fixation (204, 206) de cette paroi; deux bords longitudinaux (208 1 , 208 2 ) sur lesquels sont respectivement fixés des joints d’étanchéité (300), chacun des joints ayant une forme générale allongée et s’étendant le long du bord correspondant ; chacun des joints comporte une embase longitudinale (300 a ) fixée sur une première surface longitudinale (208 a , 208 d ) du bord et une lèvre longitudinale (300 b ) élastiquement déformable reliée à l’embase (300 a ), l’embase comportant en outre au moins un rebord longitudinal (300 c , 300 d ) qui est fixé sur une seconde surface longitudinale (208 b ) du bord et/ou sur une troisième surface longitudinale (208 c ) dudit bord, la seconde surface (208 b ) et/ou la troisième surface (208 c ) n’étant pas alignées avec la première surface (208 a , 208 d ). Figure pour l’abrégé : Figure 4A PLATEFORME INTER-AUBES POUR UNE HELICE DE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une plateforme inter-aubes pour une hélice de turbomachine d’aéronef et une hélice comportant une telle plateforme. Arrière-plan technologique Un turboréacteur par exemple, et de manière non limitative, à double flux comprend un moteur à turbine à gaz parcouru par un flux de gaz désigné flux primaire entraînant une hélice ou une soufflante délivrant un flux d’air, désigné flux secondaire. Lorsque l’hélice est disposée à l’avant du moteur, elle refoule l’air aspiré qui est séparé en deux flux concentriques : l’un le flux primaire l’autre le flux secondaire. L’air du flux primaire est comprimé à nouveau puis mélangé à un carburant dans une chambre de combustion pour produire un flux gazeux à haute énergie qui met en mouvement les turbines disposées en aval. L’une des turbines est reliée par un arbre au rotor de l’hélice qu’il entraîne. Le flux secondaire dans les moteurs civils fournit la majorité de la poussée du moteur et le diamètre de l’hélice est par conséquence très important. Le rotor de l’hélice comprend une roue dont le moyeu est solidaire de l’arbre d’entraînement et la jante comprend des alvéoles orientées sensiblement axialement. La direction axiale est celle de l’arbre moteur. Les aubes sont engagées par leur pied dans les alvéoles individuelles, et forment le rotor de soufflante. Une aube de l’hélice comprend un pied, une pale de profil aérodynamique et une échasse entre le pied et la pale. Pour constituer la surface frontière entre la jante du rotor et la veine d’air et assurer la continuité de la veine primaire, des plateformes intercalaires sont disposées entre les aubes. Se différentiant des étages supérieurs de compression et en raison des dimensions importantes des aubes, les plateformes du rotor de l’hélice ne font partie intégrante des aubes mais sont des pièces séparées. Il est à noter que le rayon interne de la veine d’air s’accroit de manière notable entre l’entrée et la sortie du rotor de l’hélice. Chaque plateforme doit assurer une fonction aérodynamique qui est sa fonction principale et une définition de la veine d’écoulement de l’air. De plus, chaque plateforme doit satisfaire à toutes les conditions d’opération, à savoir assurer les performances pour toute l’enveloppe de fonctionnement, par exemple un vol pour un aéronef, garantir les exigences de sécurité et garantir la disponibilité du rotor comme partie du moteur pour un usage commercial. En ce qui concerne la sécurité, chaque plateforme doit être apte à amortir une quantité importante d’énergie par écrasement de ses bords latéraux qui longent respectivement un intrados d’une aube et un extrados d’une aube adjacente. Un jeu est ménagé entre les plateformes et les aubes pour permettre à ces dernières un débattement limité pendant les différentes phases de fonctionnement du moteur. Ce jeu est colmaté par un joint en matériau élastomère fixé le long des bords latéraux de la plateforme et prenant appui contre l’aube adjacente. Le joint est par exemple, selon l’art antérieur, de forme allongée à profil constant d’une extrémité à l’autre. Transversalement, il peut être composé de trois parties : une partie d’attache à la plateforme, une partie flexible et une partie renflée conformée de manière à assurer un contact avec la surface de la pièce adjacente. La partie flexible permet une adaptation du joint à la distance séparant le bord de la plateforme de la surface de l’aube en vis-à-vis. On constate qu’après une certaine durée de fonctionnement de la turbomachine sur laquelle ils sont montés, ils présentent des zones d’usure et de rupture. Il s’ensuit une perte d’étanchéité en pied d’aube de soufflante. Une mauvaise étanchéité a un impact sur le débit et le rendement des étages de compresseur directement en aval de l’hélice ou de la soufflante. Elle a aussi un impact sur la marge au pompage. Les joints sont donc des pièces d’usure qu’il convient de remplacer régulièrement pendant la vie de la turbomachine pour assurer un fonctionnement optimal de cette dernière. Il peut ainsi être souhaité de prévoir une plateforme qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé une plateforme inter-aubes pour une hélice de turbomachine d’aéronef, cette plateforme comportant une paroi et au moins un élément de fixation de cette paroi, la plateforme ayant une forme générale allongée et comportant deux bords longitudinaux qui ont respectivement des formes complémentaires à un intrados d’une aube et à un extrados d’une aube adjacente, la plateforme comportant une première face aérodynamique et une seconde face opposée à la première face et sur laquelle ledit au moins un élément de fixation est relié, des joints d’étanchéité étant fixés respectivement sur les deux bords longitudinaux de la plateforme, chacun des joints ayant une forme générale allongée et s’étendant le long du bord correspondant, caractérisée en ce que chacun des joints comporte une embase longitudinale fixée sur une première surface longitudinale du bord et une lèvre longitudinale élastiquement déformable reliée à l’embase, l’embase comportant en outre au moins un rebord longitudinal qui est fixé sur une seconde surface longitudinale du bord et/ou sur une troisième surface longitudinale de ladite seconde face, la seconde surface et/ou la troisième surface n’étant pas alignées avec la première surface. Avantageusement, il y a une augmentation des surfaces de contact entre le bord de la plateforme et le joint. Cette augmentation de surfaces de contact, et donc de collage du joint au bord de la plateforme a pour effet d’améliorer la fixation du joint à la plateforme. Ainsi, grâce à l’invention, il est possible d’empêcher le décollement ou d’usure (par érosion ou contact avec la plateforme) du joint. Cette réduction du risque de décollement ou d’usure permet également d’améliorer l’étanchéité dans la zone du bord de la plateforme (réduction du risque de perte d’étanchéité dans la zone). L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible : la seconde surface est parallèle à la première surface ; la troisième surface est perpendiculaire à la première surface ; la lèvre et l’embase ont en section transversale une forme générale en V ; ledit au moins un rebord est formé par un prolongement d’une extrémité de la lèvre reliée à l’embase ; ladite embase comprend une extrémité reliée à la lèvre et une extrémité libre opposée au niveau de laquelle est situé ledit au moins un rebord ; la première surface est située dans un renfoncement longitudinal du bord correspondant, et ladite seconde surface et/ou ladite troisième surface sont situées en dehors de ce renfoncement ; les joints sont fixés par collage à la paroi ; les joints sont en élastomère. L’invention concerne également une hélice pour une turbomachine d’aéronef, comportant un moyeu portant des aubes ainsi que des plateformes identiques à celle décrite ci-dessus, chacune des plateformes étant fixée par ledit au moins un élément sur le moyeu et étant intercalée entre deux aubes adjacentes, les lèvres des joints d’étanchéité étant en appui respectivement sur l’intrados de l’une de ces aubes et sur l’extrados de l’autre de ces aubes. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la FIG. 1 est une vue en éclaté, d’une partie d’une hélice pour une turbomachine d’aéronef à laquelle peut s’appliquer l’invention ; la FIG. 1 est une vue en perspective partielle de l’hélice de la figue 1 assemblée ; la FIG. 2 est une vue schématique en perspective d’une plateforme composite, vue de dessus ou de l’extérieur et qui ne fait pas partie de l’invention, la FIG. 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne IV-IV de la FIG. 2 , la FIG. 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne VI-VI de la FIG. 2 ; la FIG. 3 est une vue en perspective d’une plateforme avec des joints selon l’art antérieur ; la FIG. 3 est une vue schématique en coupe du bord d’une plateforme avec un joint selon l’art antérieur ; la FIG. 3 est une vue schématique en coupe partielle d’une aube intercalée entre deux plateformes avec des joints à leur bord selon l’art antérieur ; la FIG. 4 est une vue en coupe du bord de la plateforme selon l’invention ; la FIG. 4 est une vue en coupe d’une première variante du bord de la plateforme selon l’invention ; et la FIG. 4 est une vue en coupe d’une seconde variante du bord de la plateforme selon l’invention. Description détaillée de l’invention La FIG. 1 , représente une vue en éclatée d’une hélice ou une soufflante pour une turbomachine d’aéronef, à laquelle l’invention peut s’appliquée. L’hélice 106 comprend au moins un moyeu ou disque 106 ayant un axe longitudinal XX ou axe moteur, le moyeu portant des aubes 104 ainsi que des plateformes 102. Le moyeu comprend au moins une jante 106 a qui comporte des alvéoles E 104 , orientées sensiblement axialement par rapport à l’axe longitudinal XX. Les alvéoles ont des bords longitudinaux tournés vers l’axe XX. Les aubes sont glissées dans les alvéoles par une extrémité ouverte. Sur la FIG. 1 , est représentée une aube seule 104 en position pour son introduction dans l’alvéole E 104 . L’aube 104 comprend un pied 104 a , une échasse 104 b et une pale 104 c . Le pied 104 a est conformé de manière à venir se loger dans une alvéole E 104 , avec des renflements latéraux par lesquels il s’appuie, en direction radiale vers l’extérieur, contre les bords longitudinaux de l’alvéole tournés vers l’axe XX. Le pied est maintenu en appui par des cales 108 qui sont glissées au montage, sous le pied 104 a , le long du fond de l’alvéole E 104 . Le dispositif de maintien des aubes sur le disque comprend en outre des moyens de verrouillage axial 110, 112, 114 des aubes 104 individuellement par rapport au moyeu ou disque 106. Les aubes de soufflante ne comportent pas de plateforme intégrée, à la différence des autres aubes de compresseur sur la turbomachine. La fonction est assurée par les plateformes inter-aubes 102, libres, en partie, de mouvement par rapport aux aubes 104. Les plateformes 102 sont disposé dans un logement E 102 situé entre deux alvéoles E 104 . Les plateformes 102 sont donc intercalées entre les aubes 104 de l’hélice ou soufflante 100 et fixées à la périphérie du moyeu 106. Chaque plateforme 102 peut donc être interposée entre deux aubes de soufflante consécutives. Elles sont disposées entre deux aubes adjacentes. La FIG. 1 illustre par exemple une vue en perspective partielle d’une hélice assemblée, avec deux aubes 104 1-2 et trois plateformes 102 1-3 . Dans cet exemple, l’a plateforme 102 2 est interposée entre les aubes 104 1 et 104 2 . Les figures 2A à 3C décrivent des exemples de réalisation de plateformes qui ne font pas partie de l’invention. La plateforme inter-aubes 102 des figures 2A à 3C comporte une paroi 200 de forme allongée et configurée pour s’étendre entre deux aubes de soufflante. En référence à la FIG. 2 , cette paroi 200 comporte une face externe 200 a aérodynamique et une face interne 200 b , comme illustrée en FIG. 2 (vue en coupe de la plateforme dans le plan IV-IV), la face interne 200 b de la paroi permettant de délimiter la veine d’air primaire guidée entre deux aubes adjacentes. Chaque plateforme 102 comprend au moins un élément de fixation 204, 206 au moyeu 106 ou disque de l’hélice 100. Ainsi, il peut être prévu sur la surface interne 200 b de chaque plateforme 102, comme illustré en FIG. 2 , une patte de fixation 206 configurée pour être fixée au moyeu 106 ou disque de l’hélice 100 ou soufflante au moyen de vis 204. Dans une autre variante, non-représentée, le moyen de fixation peut être au moins une vis 204. Dans une autre variante, non représentée, chaque plateforme peut comprendre plusieurs moyens de fixation au moyeu comme par exemple, et de manière non-limitative, plusieurs pattes 206 de fixation et/ou plusieurs vis 204. En référence, à la FIG. 2 , qui illustre une vue en coupe de plateforme 102 de la FIG. 2 dans le plan VI-VI, la plateforme comprend en outre un corps creux 210 configuré pour renforcer la plateforme 102. Le corps creux 210 comporte une première extrémité sur laquelle repose la paroi 200 de la plateforme 102, des parois latérales 210 a , 210 b qui s’étendent le long de la plateforme et une seconde extrémité 210 c opposée à la première extrémité, la seconde extrémité étant fermée de manière à ce que les parois latérales 210 a , 210 b du corps 210, la paroi 200 de la plateforme et la seconde extrémité 210 c délimitent un volume du corps creux 210. La plateforme 102 peut également comprendre des raidisseurs (non-représentés) fixés sur sa face interne 200 b . Toujours en référence à la FIG. 2 , la paroi 200 de la plateforme 102 comprend des bords longitudinaux 208 1 , 208 2 configurés pour recevoir au moins un joint d’étanchéité 300 apte à assurer l’étanchéité entre la plateforme 102 et les aubes 104 de l’hélice ou de la soufflante 100. Ainsi, les bord 208, 208 1 , 208 2 de la paroi 200 de la plateforme 102 peuvent par exemple, et de manière non-limitative, comprendre une rainure ou un logement ménagé(e) le long des bords latéraux de la paroi 200 formant la plateforme 102, afin de recevoir les joints d’étanchéité 300, 300 1 , 300 2 . Les joints d’étanchéité, sont fixés, par exemple par collage, respectivement sur les deux bords longitudinaux de la plateforme, chacun des joints ayant une forme générale allongée et s’étendant le long du bord correspondant comme illustré, par exemple, en FIG. 3 . Dans cet exemple, la plateforme comprend trois pattes de fixation 2061, 2062, 2063. En référence à la FIG. 3 , chacun des joints comporte une embase 300 a longitudinale fixée sur une première surface longitudinale 208 a , 208 d du bord et une lèvre longitudinale 300 b élastiquement déformable reliée à une première extrémité de l’embase 300 a . Les lèvres 300 b sont configurées pour rentrer en contact avec la pièce voisine, c’est-à-dire l’aube 104 de l’hélice 104 ou de la soufflante comme illustré par exemple en FIG. 3 . La technologie des plateformes composites ci-dessus décrites n’est pas entièrement satisfaisante car elle présente des inconvénients comme par exemple le retournement des joints, leur décollement, leur déchirure en fatigue, leur usure à l’érosion ou par contact (fretting). Tous ces inconvénients peuvent conduire à des pertes d’étanchéité locales. Cela peut avoir pour conséquence, par exemple et de manière non-limitative, l’accumulation de givre et ainsi la création d’un balourd (masse non parfaitement répartie sur le rotor) entraînant un déséquilibre et donc une baisse de performance de l’hélice 100 ou de la soufflante. En référence aux figures 4A à 4C, une plateforme selon l’invention va maintenant être décrite. De préférence, la plateforme est en matériau composite tissé 3D. La plateforme inter-aubes 102 comprend au moins les éléments ci-dessus mentionnés. En particulier, la plateforme 102 comprend une paroi 200 et au moins un élément de fixation 204, 206 de cette paroi au moyeu 106 (ou disque) du rotor. La plateforme 102 a une forme générale allongée et comporte deux bords longitudinaux 208 1 , 208 2 qui ont respectivement des formes complémentaires à un intrados d’une aube 104 et à un extrados d’une aube 104 adjacente. La plateforme comporte une première face aérodynamique 202 a et une seconde face 202 b opposée à la première face 202 a et sur laquelle les éléments de fixation 204, 206 sont reliés. La plateforme 102 comprend des joints d’étanchéité 300 fixés respectivement sur les deux bords longitudinaux 208 1 , 208 2 de la plateforme 102, chacun des joints 300 ayant une forme générale allongée et s’étendant le long du bord correspondant. En référence aux figures 4A-4C, chaque joint 300 comporte une embase longitudinale 300 a fixée sur une première surface longitudinale 208 a , 208 d du bord et une lèvre longitudinale 300 b élastiquement déformable reliée à l’embase. Les lèvres des joints d’étanchéité sont configurées pour être en appui sur l’intrados ou sur l’extrados des aubes d’une hélice 106 ou soufflante. La lèvre 300 b et l’embase 300 a ont en section transversale une forme général en V. Les joints 300 sont fixés par collage. De préférence, les joints 300 sont en élastomère et de préférence en élastomère éthylène propylène (EPDM). En référence à la FIG. 4 , illustrant une vue en coupe du bord 208 1 , 208 2 d’une plateforme 102 selon l’invention, l’embase 300 a du joint 300 de la plateforme 102 comprend en outre un rebord 300 c longitudinal qui est fixé sur une seconde surface 208 b longitudinale du bord 208. Le rebord longitudinal 300 d est situé au niveau d’une extrémité libre de l’embase 300 a , l’extrémité libre de l’embase 300 a étant opposée à l’extrémité de l’embase 300 a qui est reliée à la lèvre 300 b . Dans cette configuration, la seconde surface 208 b est parallèle (ou perpendiculaire) à la première surface 208 a (208 d ). La première surface 208 a , 208 d est située dans un renfoncement longitudinal du bord 208 1 , 208 2 correspondant et la seconde surface 208 b est située en dehors de ce renfoncement. Avantageusement, il y a une augmentation des surfaces de contact entre le bord 208 1 , 208 2 de la plateforme 102 et le joint 300, aptes à assurer l’étanchéité entre la plateforme 102 et les aubes 104 de l’hélice 100. Ainsi, avantageusement, l’homme du métier comprendra qu’en ayant une plus nombre de surfaces de contact, et donc de collage du joint 300, le risque de décollement ou d’usure (par érosion ou contact avec la plateforme) du joint est réduit. La réduction du risque de décollement ou d’usure permet également d’améliorer l’étanchéité dans la zone du bord de la plateforme (réduction du risque de perte d’étanchéité dans la zone). Dans les exemples des figures 3B et 3C, par exemple, il y a moins de surfaces de contact entre le joint 300 et la plateforme 102, ce qui peut augmenter le risque de décollement ou d’usure du joint au contraire de la plateforme 102 de la présente invention. Dans une seconde variante, illustrée en FIG. 4 , l’embase 300a comporte un rebord longitudinal 300d qui est fixé sur une troisième surface longitudinale 208c du bord 208. Dans cette variante, le rebord 300d est formé par un prolongement de l’extrémité de la lèvre 300b reliée à l’embase 300a. Dans cette configuration, la troisième surface 208 c est perpendiculaire (ou parallèle) à la première surface 208 a (208 d ). En référence à la FIG. 4 , une troisième variante va maintenant être décrite. Dans cette configuration, l’embase comporte un premier un rebord 300 c longitudinal qui est fixé sur la seconde surface longitudinale 208 b du bord 208 et un second rebord 300 d fixé sur la troisième surface longitudinale 208 c du bord 208. Dans cette configuration, les premier 300 c et second 300 d rebords correspondent respectivement aux rebords des FIG. 4 et 4B. Plateforme inter-aubes (102) pour une hélice (100) de turbomachine d’aéronef, cette plateforme (102) comportant une paroi (200) et au moins un élément de fixation (204, 206) de cette paroi (200), la plateforme (102) ayant une forme générale allongée et comportant deux bords longitudinaux (208 1 , 208 2 ) qui ont respectivement des formes complémentaires à un intrados d’une aube et à un extrados d’une aube adjacente (104), la plateforme (102) comportant une première face aérodynamique (202 a ) et une seconde face (202 b ) opposée à la première face (202 a ) et sur laquelle ledit au moins un élément de fixation (204, 206) est relié, des joints d’étanchéité (300) étant fixés respectivement sur les deux bords longitudinaux (208 1 , 208 2 ) de la plateforme (102), chacun des joints (300) ayant une forme générale allongée et s’étendant le long du bord correspondant, caractérisée en ce que chacun des joints (300) comporte une embase longitudinale (300 a ) fixée sur une première surface longitudinale (208 a , 208 d ) du bord et une lèvre longitudinale (300 b ) élastiquement déformable reliée à l’embase (300 a ), l’embase (300 a ) comportant en outre au moins un rebord longitudinal (300 c , 300 d ) qui est fixé sur une seconde surface longitudinale (208 b ) du bord et/ou sur une troisième surface longitudinale (208 c ) dudit bord, la seconde surface (208 b ) et/ou la troisième surface (208 c ) n’étant pas alignées avec la première surface (208 a , 208 d ). Plateforme selon la revendication 1, dans laquelle la seconde surface est (208 b ) parallèle à la première surface (208 a ). Plateforme selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la troisième surface (208 c ) est perpendiculaire à la première surface (208 a ). Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la lèvre (300 b ) et l’embase (300 a ) ont en section transversale une forme générale en V. Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un rebord (300 d ) est formé par un prolongement d’une extrémité de la lèvre (300 b ) reliée à l’embase (300 a ). Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ladite embase (300 a ) comprend une extrémité reliée à la lèvre (300 b ) et une extrémité libre opposée au niveau de laquelle est situé ledit au moins un rebord (300 c ). Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la première surface (208 a ) est située dans un renfoncement longitudinal du bord correspondant (208 1 , 208 2 ), et ladite seconde surface (208 b ) et/ou ladite troisième surface (208 c ) sont situées en dehors de ce renfoncement. Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les joints (300) sont fixés par collage à la paroi (200). Plateforme selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les joints sont en élastomère. Hélice (100) pour une turbomachine d’aéronef, comportant un moyeu (106) portant des aubes (104) ainsi que des plateformes (102) selon l’une des revendications précédentes, chacune des plateformes (102) étant fixée par ledit au moins un élément (204, 206) sur le moyeu (106) et étant intercalée entre deux aubes adjacentes (104), les lèvres (300 b ) des joints d’étanchéité (300) étant en appui respectivement sur l’intrados de l’une de ces aubes (104) et sur l’extrados de l’autre de ces aubes (104).