Brevet FR3156481A1 — 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), - une plateforme (34) reliée à une extrémité de la pale (32) et définissant un axe (A) de calage de l’aube, la pale (32) comprend : - un premier corps (36) définissant le bord de fuite (32d) de la pale (32), et - un second corps (38) en matériau élastiquement déformable qui définit au moins une partie du bord d’attaque (32c) de la pale (32) et qui est fixé au premier corps (36) et relié à un système d’actionnement qui est situé entièrement à l’extérieur de la pale (32). 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, - 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 en matériau élastiquement déformable définissant au moins une partie du bord d’attaque de la pale et comportant au moins une partie des serrations, le second corps étant fixé au premier corps et relié à un système d’actionnement qui est situé entièrement à l’extérieur de la pale. L’invention propose ainsi de réaliser la pale de l’aube de rotor en deux matériaux distincts. 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 est réalisé en matériau élastiquement déformable comme en élastomère. Ce second corps définit au moins une partie du bord d’attaque et comprend tout ou partie des serrations. On comprend donc que ces serrations sont réalisées en matériau élastique et sont aptes à se déformer de manière élastique. La déformation élastique du second corps et donc du bord d’attaque est provoqué par le système d’actionnement qui est déporté de la pale. Ce système d’actionnement n’a donc pas d’impact ou a peu d’impact sur la conception de et la fabrication de la pale. L’invention permet par exemple d’intégrer une variabilité de la géométrie et de la position radiale des dents de serration en fonction du régime moteur ainsi que des efforts de pression aérodynamique exercés par le flux d’air en fonctionnement. Une aube de sator ayant tendance à se dévriller au centrifuge, il est intéressant d’avoir un matériau déformable pour ne pas contrarier les efforts internes à l’aube et son fonctionnement propre. Le second corps est fixé au premier corps, par exemple par collage, comme c’est le cas d’un bouclier de la technique antérieure. 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 définit une partie amont de l’intrados et de l’extrados de la pale ; le second corps est relié à au moins un doigt d’actionnement du côté de ladite plateforme ; ce doigt d’actionnement traverse au moins un orifice de la plateforme ; ledit au moins un doigt d’actionnement a une forme allongée le long de l’axe de calage ; l’orifice de la plateforme a une forme incurvée et s’étend en direction circonférentielle autour de l’axe de calage, sur un angle prédéterminé, le doigt d’actionnement étant apte à se déplacer en direction circonférentielle dans cet orifice ; le doigt d’actionnement est apte à venir en appui sur au moins une des extrémités circonférentielles de l’orifice et à transmettre au second corps un effort qui est fonction d’un effort généré par l’appui du doigt d’actionnement sur cette extrémité ; au moins certaines des dents sont creuses et comprennent par exemple des cavités internes ; les cavités permettent de modifier le comportement dynamique des dents en fonctionnement ; au moins certaines des dents sont pleines. 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 un logement de réception d’une extrémité libre du doigt d’actionnement ; - l’extrémité libre du doigt d’actionnement est monté sans jeu dans le logement de façon à être fixe par rapport au carter lors d’une rotation de la plateforme autour de l’axe de calage ; - lequel le logement a une forme incurvée et s’étend en direction circonférentielle autour de l’axe de calage, sur un angle prédéterminé, le doigt d’actionnement étant apte à se déplacer en direction circonférentielle dans ce logement ; - le doigt d’actionnement est apte à venir en appui sur au moins une des extrémités circonférentielles du logement et à transmettre un effort au second corps qui est fonction d’un effort généré par l’appui du doigt d’actionnement sur cette extrémité. 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 schématique d’une aube de stator ou de redresseur à calage variable, selon une variante de réalisation de l’invention, et montre en outre un carter de stator associé à cette aube ; FIG. 6 la FIG. 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la FIG. 5 ; FIG. 7 les figures 7a et 7b sont des vues similaires à celle de la FIG. 6 et montrent deux positions de calage de l’aube et de déformation de son bord d’attaque ; et FIG. 8 les figures 8a et 8b sont des vues similaires à celles des figures 6a et 6b et montrent une variante de réalisation des deux positions de calage de l’aube et de déformations de son bord d’attaque. 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. 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 en matériau élastiquement déformable 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 fixé au premier corps 36. 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 à la FIG. 4 , 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. Dans l’exemple représenté à la FIG. 5 , le second corps 38 définit une partie seulement du bord d’attaque 32c de la pale 32 et comporte une partie des serrations 35. Le second corps 38 peut s’étendre sur environ 50 à 80% de l’étendue longitudinale de la pale 32 le long de l’axe de calage A. Le second corps 38 est de préférence en élastomère. Le second corps 38 peut définir une partie aval de l’intrados 32a et de l’extrados 32b de la pale 32. La fixation du second corps 38 sur le premier corps 36 peut être réalisée par collage sur le corps 36. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5, 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 ou au moins certaines des dents pourraient être creuses et comprendre des cavités internes vides ou remplies par exemple avec des masselottes (non représentées). Le second corps 38 peut définir une partie amont de l’intrados 32c et de l’extrados 32d de la pale 32. Pour permettre la déformation élastique du second corps 38, le second corps 38 est avantageusement relié à un système d’actionnement qui comprend de préférence au moins un doigt d’actionnement 40 situé du côté de la plateforme 34. Le système d’actionnement et donc le doigt d’actionnement 40 est entièrement situé à l’extérieur de la pale 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 34 peut comprendre au moins un orifice 42 traversé par le doigt d’actionnement 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 34 soit mobile en rotation autour de l’axe de calage A vis-à-vis du carter 50. Avantageusement, une rotation de la plateforme 34 autour de l’axe de calage A entraîne sur tout ou partie de sa course, un effort de couple sur le second corps 38 qui va alors se déformer de manière élastique. Les figures 5 et 6 montre un exemple de réalisation de la plateforme 34 et du carter de stator 50. L’orifice 42 de la plateforme 34 a une forme incurvée et s’étend en direction circonférentielle autour de l’axe de calage A, sur un angle α prédéterminé. Le doigt d’actionnement 40 est apte à se déplacer en direction circonférentielle dans l’orifice 42. Le doigt d’actionnement 40 est apte à venir en appui sur au moins une des extrémités circonférentielles de l’orifice 42 et à transmettre un effort au reste du second corps 38 qui est fonction d’un effort généré par l’appui du doigt d’actionnement 40 sur cette extrémité. L’extrémité libre du doigt 40 est ici engagée dans un logement 52 du carter 50. Ce logement 52 peut avoir une forme complémentaire à celle de l’extrémité libre du doigt 50 de façon à ce que le second corps 38 soit déformé dès une première rotation de l’aube 30 autour de son axe de calage A. En variante, l’orifice 52 pourrait avoir une forme incurvée comme l’orifice 42, et s’étendre circonférentiellement autour de l’axe de calage A, sur un angle prédéterminé. L’orifice 42 et le logement 52 peuvent avoir des étendues angulaires différentes ou non en fonction des déformations souhaitées pour le second corps 38. Dans le cas où l’orifice 42 et le logement 52 ont une même étendue angulaire, ils sont de préférence décalés angulairement l’un par rapport à l’autre autour de l’axe A. Dans le cas ils ont des étendues angulaires différentes, ils peuvent être superposés et centrés l’un par rapport à l’autre, ou ils peuvent également être décalés. La position de l’extrémité du doigt 40 dans l’orifice 42 et le logement 52, lorsque la turbomachine est à l’arrêt ou au repos, peut être choisie selon les déformations envisagées pour les différents régimes moteur. Les figures 7a et 7b, d’une part, et 8a et 8b, d’autre part, illustrent deux cas de figure à ce sujet. Ces figures montrent le comportement du second corps 38 et des serrations 35 en fonction du régime de la turbomachine équipée des aubes de rotor selon l’invention. Dans la figure 7a, la turbomachine est en régime de croisière et le doigt 40 de la pale 32 est centré dans l’orifice 42 de la plateforme. On voit que le doigt 40 ne transmet pas d’effort au second corps qui n’est pas déformé. Dans la figure 7b, la turbomachine décolle. L’aube 30 est calée et le doigt 40 prend appui sur une extrémité circonférentielle de l’orifice 42. Le doigt 40 transmet alors un effort au second corps 38 qui se déforme élastiquement et entraîne une déformation d’au moins certaines de ses dents 35a. Les dents 35a situées à proximité de la plateforme 34 peuvent être davantage déformées que les dents 35a situées à l’opposé de la plateforme 34. En variante, dans la figure 8a, la turbomachine est en régime de croisière et le doigt 40 de la pale 32 est déjà situé à un extrémité circonférentielle de l’orifice 42 de la plateforme. On voit que le doigt 40 ne transmet pas d’effort au second corps 38 qui n’est pas déformé. Dans la figure 8b, la turbomachine est en mode d’inversion de poussée. L’aube 30 est calée et le doigt 40 prend appui sur l’extrémité circonférentielle de l’orifice 42. Le doigt 40 transmet un effort au second corps 38 qui se déforme élastiquement et entraîne une déformation d’au moins certaines de ses dents 35a. Les dents 35a situées à proximité de la plateforme 34 peuvent être davantage déformées que les dents 35a situées à l’opposé de la plateforme 34. Les dents 35a peuvent ainsi adopter des positions différentes selon les régimes moteur. Ces positions sont avantageusement conçues pour atténuer les bruits générés en fonctionnement. On comprend donc que, quel que soit le régime moteur, les serrations 35 peuvent atténuer les bruits générés en fonctionnement, y compris en mode d’inversion de poussée. Les serrations 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. 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), - 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) en matériau élastiquement déformable 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 fixé au premier corps (36) et relié à un système d’actionnement qui est situé entièrement à l’extérieur de la pale (32). 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) 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 4, dans laquelle le second corps (38) est relié à au moins un doigt d’actionnement (40) du côté de ladite plateforme (34), ce doigt d’actionnement (40) traversant au moins un orifice (42) de la plateforme (34). Aube (30) selon la revendication 5, dans laquelle ledit au moins un doigt d’actionnement (40) a une forme allongée le long de l’axe de calage (A). Aube (30) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle l’orifice (42) de la plateforme (34) a une forme incurvée et s’étend en direction circonférentielle autour de l’axe de calage (A), sur un angle (α) prédéterminé, le doigt d’actionnement (40) étant apte à se déplacer en direction circonférentielle dans cet orifice (42). Aube (30) selon la revendication 7, dans laquelle le doigt d’actionnement (40) est apte à venir en appui sur au moins une des extrémités circonférentielles de l’orifice (42) et à transmettre au second corps (38) un effort qui est fonction d’un effort généré par l’appui du doigt d’actionnement (40) sur cette extrémité. Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins certaines des dents (35a) sont creuses. Aube (30) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins certaines des dents (35a) sont pleines. Ensemble comportant une aube (30) selon l’une des revendications 1 à 10 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 11, l’aube (30) étant telle que définie à l’une des revendications 7 à 9, dans lequel le carter (50) comprend un logement (52) de réception d’une extrémité libre du doigt d’actionnement (40). Ensemble selon la revendication 12, dans lequel l’extrémité libre du doigt d’actionnement (40) est montée sans jeu dans le logement (52) de façon à être fixe par rapport au carter (50) lors d’une rotation de la plateforme (34) autour de l’axe de calage (A). Ensemble selon la revendication 13, dans lequel le logement (52) a une forme incurvée et s’étend en direction circonférentielle autour de l’axe de calage (A), sur un angle prédéterminé, le doigt d’actionnement (40) étant apte à se déplacer en direction circonférentielle dans ce logement (52). Ensemble selon la revendication 14, dans lequel le doigt d’actionnement (40) est apte à venir en appui sur au moins une des extrémités circonférentielles du logement (52) et à transmettre un effort au second corps (38) qui est fonction d’un effort généré par l’appui du doigt d’actionnement (40) sur cette extrémité. Turbomachine pour un aéronef, comportant des aubes (30) selon l’une des revendications 1 à 10.