Brevet FR3153850A1 — publié le 20250411

Aube de rotor (100) pour une turbomachine (10) d’aéronef, cette aube (100) comportant deux plateformes, respectivement interne (102) et externe (104), entre lesquelles s’étend une pale (106) le long d’un axe d’allongement (A), la pale (106) comportant des bords d’attaque (108) et de fuite (110) et des faces intrados (112) et extrados (114) qui s’étendent entre les bords d’attaque (108) et de fuite (110), la plateforme interne (102) étant reliée à un pied (116), la plateforme externe (104) étant reliée à au moins une léchette d’étanchéité (118) qui est en saillie sur la plateforme externe (104), caractérisée en ce que la ou chaque léchette (118) comprend une arête de coupe (130) et une face de coupe (132) qui s’étend depuis l’arête de coupe (130). Figure pour l'abrégé : Figure 4 AUBE DE ROTOR POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne notamment une aube de rotor pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique Une turbomachine 10 d’aéronef, telle que celle représentée à la FIG. 1 , comprend en général au moins un compresseur 12, 14, une chambre annulaire de combustion 16 et au moins une turbine 18, 20. L’air qui pénètre dans le compresseur 12, 14 est comprimé puis mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 16. Les gaz de combustion sont ensuite détendus dans la turbine 18, 20, ce qui permet d’entraîner en rotation le rotor de la turbine qui entraîne à son tour le rotor du compresseur. Il existe plusieurs technologies de turbomachine, telles que des turbopropulseurs ou turboréacteurs, qui comportent par exemple une hélice de propulsion 22 située à l’amont de la turbomachine 10 et qui est également entraînée par le rotor de la turbine, cette hélice pouvant être carénée ou non carénée. Il existe aussi plusieurs configurations de turbomachine, telles qu’à un ou plusieurs corps. Dans une turbomachine à double corps comme illustré à la FIG. 1 , la turbomachine 10 comprend un corps basse pression BP et un corps haute pression HP. Le corps basse pression BP comprend un rotor de compresseur basse pression 12 relié par un arbre basse pression 24 à un rotor de turbine basse pression 18. Le corps haute pression 14 comprend un rotor de compresseur haute pression relié par un arbre haute pression 26 à un rotor de turbine haute pression 20. Dans le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, de l’amont vers l’aval (cf. flèches), la turbomachine 10 à double corps comprend alors le compresseur basse pression 12, le compresseur haute pression 14, la chambre de combustion 16, la turbine haute pression 18 et la turbine basse pression 20. Un compresseur 12, 14 de turbomachine comprend un ou plusieurs étages de compression qui s’étendent autour et le long d’un même axe X, et qui comportent chacun une roue de rotor 28 et un aubage de stator 30 (aussi appelé aubage de redresseur – FIG. 2 ). De la même façon, une turbine de turbomachine comprend un ou plusieurs étages de détente qui s’étendent autour et le long d’un même axe X, et qui comportent chacun une roue de rotor 28 et un aubage de stator 30 (aussi appelé aubage de distributeur – FIG. 2 ). Une roue de rotor 28, pour un compresseur ou une turbine, comprend en général un disque 32 portant à sa périphérie des aubes 34. Le disque 32 est centré sur l’axe X de rotation de la roue 28 et les aubes 34 sont réparties autour de cet axe X et montées à la périphérie du disque 32. Une aube de rotor 34 comporte deux plateformes, respectivement interne 36 et externe 38, entre lesquelles s’étend une pale 40. La pale 40 comporte des bords d’attaque 42 et de fuite 44 et des faces intrados 46 et extrados 48 qui s’étendent entre les bords d’attaque et de fuite. Le bord d’attaque 42 est situé à l’amont et le bord de fuite 44 est situé à l’aval par référence à l’écoulement des gaz (cf. flèches). La plateforme interne 36 est reliée à un pied (non représenté) qui permet son montage sur le disque 32. La plateforme externe 38 est reliée à au moins une léchette d’étanchéité 50 qui est en saillie sur la plateforme externe 38 et qui est destinée à coopérer par frottement avec un revêtement annulaire 52 en matériau abradable. Ce revêtement 52 entoure la roue de rotor 28 et est porté par un carter 54 qui porte en outre l’aubage de stator 30 situé en aval de la roue 28. De la même façon, l’aubage de stator 30 comprend des aubes 56 qui sont réparties autour de l’axe X. Chacune de ces aubes 56 s’étend entre des plateformes interne 58 et externe 60. Les plateformes externes 60 des aubes 56 sont fixées en général par accrochage au carter 54, et les plateformes internes 58 des aubes portent des léchettes 62 qui coopèrent par frottement avec un revêtement annulaire 64 en matériau abradable. Ce revêtement 64 est porté par le rotor auquel fait partie la roue 28. Les aubes 34 et 56 ont des orientations radiales par rapport à l’axe X, c’est-à-dire qu’elles comprennent chacune un axe d’allongement A qui s’étend sensiblement radialement par rapport à l’axe X. Les plateformes 36, 38, 58, 60 forment des ensembles annulaires qui s’étendent autour de l’axe X et sont en général sectorisées pour faciliter le montage de la roue 28 et de l’aubage 30. Les léchettes 50, 62 forment également des ensembles annulaires également sectorisées. Les léchettes 50 s’étendent radialement vers l’extérieur et les léchettes 62 s’étendent radialement vers l’intérieur. La coopération des léchettes 50, 62 avec les revêtements 52, 62 permet de former des étanchéités par effet chicane et ainsi de limiter le passage de gaz en fonctionnement entre le rotor et le stator, respectivement à la périphérie externe de la roue 28 et la périphérie interne de l’aubage 30. A l’origine, chacun des revêtements 52, 62 a une forme cylindrique ou étagée, c’est-à-dire qu’il comprend une ou plusieurs surfaces cylindriques. Lors d’une phase de rodage de la turbomachine, les léchettes 50, 62 frottent sur les revêtements et y forment des sillons annulaires. Dans certains cas, les températures atteintes et les consommations de jeux pendant et après fonctionnement peuvent occasionner un phénomène de blocage du rotor, appelé « rotor lock », résultant d’une déformation de l’ensemble léchette / revêtement abradable pouvant aboutir à une soudure par friction/diffusion de ces éléments. L’invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne une aube de rotor pour une turbomachine d’aéronef, cette aube comportant deux plateformes, respectivement interne et externe, entre lesquelles s’étend une pale le long d’un axe d’allongement, la pale comportant des bords d’attaque et de fuite et des faces intrados et extrados qui s’étendent entre les bords d’attaque et de fuite, la plateforme interne étant reliée à un pied, la plateforme externe étant reliée à au moins une léchette d’étanchéité qui est en saillie sur la plateforme externe, la ou chaque léchette comportant deux faces situées respectivement du côté du bord d’attaque et du côté du bord de fuite, ces faces étant reliées ensemble par un bord supérieur situé du côté opposé à la pale, et deux bords latéraux situés respectivement du côté des faces intrados et extrados de la pale, caractérisée en ce que la ou chaque léchette comprend à la jonction entre le bord supérieur et l’un des bords latéraux, une arête de coupe et une face de coupe qui s’étend depuis l’arête de coupe le long d’une partie de ce bord latéral. La particularité de l’aube selon l’invention est que sa ou ses léchettes est/sont conçue(s) comme un/des outil(s) coupant(s) ou de coupe. Autrement dit, une fonction de coupe, et non pas seulement de frottement, est ajoutée à la ou les léchettes de l’aube. On comprend ainsi que la léchette de l’aube est ainsi apte à usiner par découpe un abradable, et non pas seulement à l’usiner par frottement. On comprend en outre que cela permet de faciliter l’usinage de l’abradable et en particulier de réduire les efforts nécessaires à cet usinage. Le risque d’échauffement et de soudage des léchettes avec l’abradable est réduit ce qui permet de supprimer ou de limiter le risque d’apparition du phénomène de blocage précité. 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 : ladite face de coupe forme un angle de coupe compris entre 95 et 150° avec un premier plan perpendiculaire à l’axe d’allongement et passant par ledit bord supérieur, cet angle étant mesuré dans un second plan perpendiculaire à ce premier plan et parallèle à la léchette ; la ou chaque léchette comprend en outre une face de dépouille qui s’étend depuis l’arête de coupe le long d’une partie du bord supérieur ; ladite face de dépouille forme un angle de dépouille compris entre 1 et 20° avec un premier plan perpendiculaire à l’axe d’allongement et passant par ledit bord supérieur, cet angle étant mesuré dans un second plan perpendiculaire à ce premier plan et parallèle à la léchette ; la ou chaque léchette comprend en outre une face de contre-dépouille qui s’étend depuis la face de dépouille le long d’une autre partie du bord supérieur ; ladite face de coupe est située dans une encoche dudit bord latéral ; ladite face de dépouille est située dans une encoche dudit bord supérieur ; la ou chaque léchette est recouverte d’un revêtement durcisseur, tel qu’une nitruration, et par exemple un nitrure de titane ou de bore, et en particulier l’arête et la face de coupe sont recouvertes avec ce revêtement ; la ou chaque léchette est formée par un insert en céramique qui est monté sur la plateforme externe, de préférence par un emmanchement mâle-femelle par exemple du type en queue d’aronde ; la plateforme externe comprend un orifice de montage d’un élément de verrouillage de l’insert vis-à-vis de la plateforme. La présente invention concerne également une turbine pour une turbomachine d’aéronef, comprenant plusieurs aubes telles que décrites ci-dessus, qui sont agencées les unes à côté des autres et autour d’un axe commun de rotation de ces aubes, la turbine comportant en outre un revêtement annulaire abradable qui entoure les aubes et dans lequel les léchettes des aubes peuvent coopérer par frottement. 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 coupe axiale d’une turbomachine d’aéronef, FIG. 2 la FIG. 2 est une vue demi schématique en coupe axiale d’un étage de compresseur ou de turbine d’une turbomachine d’aéronef, FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique en perspective d’une aube de rotor selon l’invention, FIG. 4 la FIG. 4 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la FIG. 3 , FIG. 5 la FIG. 5 est une vue à plus grande échelle de la plateforme externe et des léchettes de l’aube de la FIG. 3 , FIG. 6 la FIG. 6 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la FIG. 5 , FIG. 7 la FIG. 7 est une vue à plus grande échelle d’une des léchettes de l’aube de la FIG. 3 , FIG. 8 la FIG. 8 est une vue schématique d’une partie de l’aube de la FIG. 3 , ainsi que d’une partie d’un revêtement abradable qui entoure cette aube, FIG. 9 la FIG. 9 est une vue schématique similaire à celle de la FIG. 8 et montre plusieurs aubes et le revêtement abradable qui entoure ces aubes, FIG. 10 la FIG. 10 est une vue schématique en perspective d’une variante de réalisation d’une aube de rotor selon l’invention, et FIG. 11 la FIG. 11 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la FIG. 3 . Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites dans ce qui précède. La FIG. 3 illustre un premier mode de réalisation d’une aube de rotor 100 selon l’invention pour une turbomachine 10 d’aéronef, telle que celle illustrée à la FIG. 1 . L’aube 100 est similaire à l’aube 34 de la FIG. 2 et comprend deux plateformes, respectivement interne 102 et externe 104, entre lesquelles s’étend une pale 106 le long d’un axe d’allongement A. La pale 106 comporte des bords d’attaque 108 et de fuite 110 et des faces intrados 112 et extrados 114 qui s’étendent entre les bords d’attaque 108 et de fuite 110. La plateforme interne 102 est reliée à un pied 116, et la plateforme externe 104 est reliée à au moins une léchette d’étanchéité 118 qui est en saillie sur la plateforme externe 102. Le nombre de léchettes 118 est ici de deux dans l’exemple représenté. La ou chaque léchette 118 s’étend sensiblement parallèlement à l’axe A. Chaque léchette 118 comporte deux faces 120, 122 situées respectivement du côté du bord d’attaque 108 et du côté du bord de fuite 110, c’est-à-dire du côté amont et du côté aval. Chaque léchette 118 comprend ainsi une face amont 120 et une face aval 122. Ces faces 120, 122 peuvent être sensiblement parallèles à l’axe A. Ces faces 120, 122 sont reliées ensemble par un bord supérieur 124 situé du côté opposé à la pale 106, et deux bords latéraux 126, 128 situés respectivement du côté des faces intrados 112 et extrados 114 de la pale 106. En fonction du sens de rotation de l’aube 100 autour de son axe de rotation (qui est l’axe X aux figures 1 et 2), l’un de ces bords, à savoir le bord 126 dans l’exemple représenté, est un bord amont (par référence à ce sens de rotation et non plus par référence à l’écoulement du flux d’air), et l’autre de ces bords, à savoir le bord 128 dans l’exemple représenté, est un bord aval. La particularité de l’aube 100 est qu’au moins une de ses léchettes 118 (et de préférence les deux) comprend (comprennent chacune) à la jonction entre le bord supérieur 124 et l’un des bords latéraux 126, 128, une arête de coupe 130 et une face de coupe 132 qui s’étend depuis l’arête de coupe 130 le long d’une partie de ce bord latéral 126, 128. L’arête de coupe 130 est destinée à découper le revêtement abradable qui l’entoure et est donc située à l’amont par référence au sens de rotation de l’aube 100. On comprend donc que l’arête de coupe 130 est située sur le bord 126 dans l’exemple représenté. L’arête de coupe 130 a une forme générale rectiligne et s’étend dans l’exemple représenté sur toute l’épaisseur de la léchette 118 ou du moins de son bord supérieur 124. La face de coupe 132 forme un angle de coupe α compris entre 95 et 150° avec un premier plan P1 perpendiculaire à l’axe d’allongement A et passant par ledit bord supérieur 124. Cet angle α est mesuré dans un second plan P2 perpendiculaire au premier plan P1 et parallèle à la léchette 118 (cf. FIG. 6 ). La face de coupe 132 est de préférence plane. Elle a une hauteur ou dimension le long de l’axe A qui représente par exemple entre 10 et 30% de la hauteur ou dimension le long de l’axe A de la léchette 118. La FIG. 7 montre que la face de coupe 132 peut être inclinée par rapport à un plan P3 passant par l’axe X de rotation de l’aube et par le bord latéral 126 de la léchette 118, sur lequel la face de coupe 132 est située. L’angle d’inclinaison est noté γ et est mesurée dans le plan P1 par exemple. La léchette 118 comprend en outre une face de dépouille 134 qui s’étend depuis l’arête de coupe 130 le long d’une partie du bord supérieur 124. La face de dépouille 134 forme un angle de dépouille β compris entre 1 et 20° avec le premier plan P1 perpendiculaire à l’axe d’allongement A et passant par le bord supérieur 124. Cet angle β est mesuré dans le second plan P2 perpendiculaire au premier plan P1 et parallèle à la léchette 118 (cf. FIG. 6 ). La face de dépouille 134 est de préférence plane. Elle a une longueur ou dimension le long de la léchette, dans une direction transversale à l’axe A, qui représente par exemple entre 2 et 10% de la longueur ou dimension de la léchette 118 dans la même direction. La léchette 118 comprend en outre une face de contre-dépouille 136 qui s’étend depuis la face de dépouille 134 le long d’une autre partie du bord supérieur 124. La face de contre-dépouille 136 est de préférence plane. La face de coupe 132 peut être située dans une encoche 138 du bord latéral 126, comme dans l’exemple représenté ( FIG. 6 ). La face de dépouille 136 peut être située dans une encoche 140 du bord supérieur, comme dans l’exemple représenté ( FIG. 6 ). Avantageusement, la léchette 118 est recouverte d’un revêtement durcisseur 142, tel qu’une nitruration, et par exemple un nitrure de titane ou de bore. En particulier, ce sont l’arête 130 et la face de coupe 132 au moins, voire également les faces de dépouille 134 et de contre-dépouille 136, qui sont recouvertes avec ce revêtement 142 (cf. figures 5-7). Les figures 8 et 9 montrent la coopération de la léchette 118 et en particulier de l’arête de coupe 130 et de la face de coupe 132 avec le revêtement 52 en matériau abradable, comme illustré à la FIG. 2 . La découpe du matériau abradable par la léchette 118, qui forme un outil de coupe, permet de réduire les efforts à l’interface entre ces éléments en fonctionnement et ainsi de limiter le risque de « rotor lock », comme évoqué dans ce qui précède. Dans la variante de réalisation des figures 10 et 11, au moins une des léchettes 118 (et de préférence les deux) est formée (sont chacune formées) par un insert 144 en céramique qui est monté sur la plateforme externe 104, de préférence par un emmanchement mâle-femelle, par exemple du type en queue d’aronde. On désigne par Y l’axe d’emmanchement de l’insert 144 dans le logement correspondant de la plateforme 104. La queue d’aronde a une forme allongée le long de cet axe Y. La plateforme 104 comprend de préférence un orifice 146 qui débouche dans le logement de l’insert 144 et qui est destiné à recevoir un élément de blocage ou de verrouillage de l’insert 144 le long de l’axe Y, afin d’éviter qu’il ne sorte de son logement. Cet élément est par exemple une goupille, une vis ou un rivet. Aube de rotor (100) pour une turbomachine (10) d’aéronef, cette aube (100) comportant deux plateformes, respectivement interne (102) et externe (104), entre lesquelles s’étend une pale (106) le long d’un axe d’allongement (A), la pale (106) comportant des bords d’attaque (108) et de fuite (110) et des faces intrados (112) et extrados (114) qui s’étendent entre les bords d’attaque (108) et de fuite (110), la plateforme interne (102) étant reliée à un pied (116), la plateforme externe (104) étant reliée à au moins une léchette d’étanchéité (118) qui est en saillie sur la plateforme externe (104), la ou chaque léchette (118) comportant deux faces (120, 122) situées respectivement du côté du bord d’attaque (108) et du côté du bord de fuite (110), ces faces (120, 122) étant reliées ensemble par un bord supérieur (124) situé du côté opposé à la pale (106), et deux bords latéraux (124, 126) situés respectivement du côté des faces intrados (102) et extrados (104) de la pale (106), caractérisée en ce que la ou chaque léchette (118) comprend à la jonction entre le bord supérieur (124) et l’un des bords latéraux (126), une arête de coupe (130) et une face de coupe (132) qui s’étend depuis l’arête de coupe (130) le long d’une partie de ce bord latéral (126). Aube (100) selon la revendication 1, dans laquelle ladite face de coupe (132) forme un angle de coupe (α) compris entre 95 et 150° avec un premier plan (P1) perpendiculaire à l’axe d’allongement (A) et passant par ledit bord supérieur (124), cet angle (α) étant mesuré dans un second plan (P2) perpendiculaire à ce premier plan (P1) et parallèle à la léchette (118). Aube (100) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la ou chaque léchette (118) comprend en outre une face de dépouille (134) qui s’étend depuis l’arête de coupe (130) le long d’une partie du bord supérieur (124). Aube (100) selon la revendication 3, dans laquelle ladite face de dépouille (134) forme un angle de dépouille (β) compris entre 1 et 20° avec un premier plan (P1) perpendiculaire à l’axe d’allongement et passant par ledit bord supérieur (124), cet angle (β) étant mesuré dans un second plan (P2) perpendiculaire à ce premier plan (P1) et parallèle à la léchette (118). Aube (100) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle la ou chaque léchette (118) comprend en outre une face de contre-dépouille (136) qui s’étend depuis la face de dépouille (134) le long d’une autre partie du bord supérieur (124). Aube (100) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ladite face de coupe (132) est située dans une encoche (138) dudit bord latéral (126). Aube (100) selon l’une des revendications 3 à 5, dans laquelle ladite face de dépouille (134) est située dans une encoche (140) dudit bord supérieur (124). Aube (100) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la ou chaque léchette (118) est recouverte d’un revêtement durcisseur (142), tel qu’une nitruration, et en particulier l’arête (130) et la face de coupe (132) sont recouvertes avec ce revêtement (142). Aube (100) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la ou chaque léchette (118) est formée par un insert (144) en céramique qui est monté sur la plateforme externe (104), de préférence par un emmanchement mâle-femelle par exemple du type en queue d’aronde. Aube (100) selon la revendication précédente, dans laquelle la plateforme externe (104) comprend un orifice (146) de montage d’un élément de verrouillage de l’insert (144) vis-à-vis de la plateforme (104). Turbine pour une turbomachine (10) d’aéronef, comprenant plusieurs aubes (100) selon l’une des revendications précédentes, qui sont agencées les unes à côté des autres et autour d’un axe (X) commun de rotation de ces aubes (100), la turbine (18, 20) comportant en outre un revêtement annulaire abradable (52) qui entoure les aubes (100) et dans lequel les léchettes (118) des aubes (100) peuvent coopérer par frottement.