Brevet FR3164745A1 — publié le 20260123

L’invention concerne une aube mobile (1) de turbomachine, comportant un pied (2) configuré pour être monté sur un disque de rotor, une pale (3) s’étendant radialement depuis le pied (2), et un talon (4) situé au sommet de la pale (3), le talon (4) comportant une plateforme (6) portant au moins une léchette (7, 8) qui s’étend radialement en saillie à partir de la plateforme (6) caractérisée en ce que la plateforme (6) comporte une structure sandwich (15) comprenant une âme (15c) réalisée en un matériau alvéolaire, une paroi externe (15a) et une paroi interne (15b) situées radialement de part et d’autre de l’âme (15c). Figure pour l’abrégé : Figure 4 Aube mobile de turbomachine comportant une structure sandwich DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines, et plus spécifiquement au domaine des aubes mobiles de turbomachine, notamment des aubes mobiles de turbine. En particulier, elle concerne le domaine technique des aubes mobiles avec talon. L’invention s’applique à tout type de turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment aux turbomachines d’aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. L’invention propose ainsi une aube de turbomachine comportant une structure sandwich, une turbine comportant une telle aube, ainsi qu’une turbomachine comportant une telle turbine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine, par exemple un turboréacteur à double flux, comporte typiquement une manche d’entrée d’air par laquelle l’air est aspiré dans une soufflante avant d’être divisé en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. Le flux primaire circule dans un espace appelé veine primaire délimité par un rotor et par une structure de révolution interne du moteur entourant ce rotor, et il traverse des éléments rotatifs comportant des roues aubagées portées par le rotor et des éléments fixes de type redresseurs et distributeurs. La structure interne est délimitée par des carters comprenant un carter de compresseur basse et haute pression, un carter de veine primaire, un carter de turbine basse et haute pression, et un carter d’échappement. Le flux secondaire circule dans un espace appelé veine secondaire qui s’étend radialement entre la structure interne et une structure externe appelée carène ou nacelle, qui entoure la structure interne. Après avoir été mis en mouvement par la soufflante et avoir traversé des pales fixes, ce flux secondaire est propulsé vers l’aval pour générer une poussée, étant entendu que les termes amont et aval sont à considérer par rapport à une direction principale d’écoulement normal des gaz, de l’amont vers l’aval, pour une turbomachine. Après avoir traversé la soufflante, le flux primaire traverse quant à lui un compresseur haute pression, une chambre de combustion puis des turbines haute pression et basse pression pour entraîner la soufflante, avant d’être propulsé hors du moteur. Une telle turbine comporte des étages incluant chacun une série d’aubes portées par un disque de rotor correspondant, et entourée par une portion de carter. L’étanchéité est assurée par un joint de type labyrinthe comportant un matériau abradable porté par le carter, des léchettes qui s’étendent à l’extrémité radiale de chaque aube pour coopérer avec le matériau abradable. Chaque léchette peut coopérer par contact ou en étant disposée à faible jeu vis-à-vis du matériau abradable pour limiter la circulation d’air entre les léchettes et le matériau abradable. Comme visible sur les figures 1 à 3, une telle aube 1 comporte un pied 2 par lequel elle est montée sur le disque qui la porte, une pale 3 prolongeant le pied 2 selon une direction radiale dite d’envergure EV, et un talon 4 à une extrémité radiale de la pale 3. Le talon 4 comporte une plateforme 6 s’étendant selon une direction normale à la direction EV, qui porte plusieurs léchettes, ici par exemple deux léchettes 7 et 8, espacées l’une de l’autre le long de l’axe de rotation AX du moteur. La plateforme 6 forme ainsi une zone inter-léchettes. Elle est prolongée au-delà de la léchette 7 vers l’amont, avec un becquet amont 11, et au-delà de la léchette 8 vers l’aval, avec un becquet aval 12. De plus, la plateforme 6 comporte des portions circonférentiellement opposées l’une à l’autre, ou bords d’extrémité circonférentielle, sur la périphérie circonférentielle de la plateforme 6 reliant ses portions amont et aval. Chacun des bords d’extrémité circonférentielle de la plateforme 6 présente, entre les léchettes 7 et 8, un profil sensiblement en « Z » mais dans le cas d’autres aubes, ce profil peut prendre la forme d’un « U » ou d’un « V », par exemple. Dans le but d’amortir les vibrations auxquelles les aubes 1 sont soumises en fonctionnement et de donner de la rigidité à l’ensemble, les aubes 1 sont montées sur leur disque avec une contrainte de torsion autour de leur axe d’empilement EV. La géométrie des talons 4 est telle que chaque aube 1 est mise en contrainte de torsion par appui sur les aubes 1 circonférentiellement adjacentes au niveau des bords d’extrémité circonférentielle qui définissent donc des surfaces de contact inter-aubes et sont le lieu de frottements importants lors du fonctionnement de la turbomachine. Pour être protégées contre l’usure, ces bords d’extrémité circonférentielle sont munis d’un revêtement 13, 14, visible sur la FIG. 2 , en matériau anti-usure résistant aux frottements. Il peut, par exemple, s’agir d’un matériau commercialisé sous la marque Stellite®. Dans le cadre de la conception des aubes mobiles de turbomachine, notamment des aubes mobiles de turbine basse pression, un des enjeux principaux est la conception de la zone concernée par le talon en sommet de pale. En effet, la bonne répartition de l’effort centrifuge, et des contraintes qui en découlent, passe notamment par l’équilibrage de la masse du talon par rapport au reste de la pièce, ainsi que la maîtrise de la raideur de la zone du talon afin de limiter au maximum les déformations locales du talon. Un des buts de cette phase de conception est donc de chercher à minimiser la masse du talon, tout en garantissant une raideur suffisante pour limiter les effets néfastes de cette masse une fois mise en rotation, le tout en respectant certaines exigences spécifiques de la zone du talon. Plus spécifiquement, il existe un besoin de conception de la plateforme du talon, située entre les léchettes et qui contient généralement la fonction d’amortissement dynamique. Il s’agit de zones relativement fines, par nature donc peu raides, et qui apportent de la masse en porte-à-faux. Dans les solutions existantes, telles que celle représentée sur la FIG. 1 décrite précédemment, les morphologies envisagées ne garantissent pas une raideur suffisante du talon pour un poids réduit, ce qui limite les contraintes auxquelles le talon peut être soumis en fonctionnement. A titre d’exemples, les demandes de brevet français FR 2 955 608 A1, FR 2 970 999 A1, FR 3 079 848 A1 et FR 3 079 929 A1 décrivent des exemples de conception de talon d’aubes de turbine de turbomachine. Or, pour certaines configurations de turbomachine, les efforts centrifuges peuvent fortement augmenter en fonction de l’architecture retenue qui peut entraîner une forte augmentation du régime de rotation. Cela a pour conséquence d’augmenter la masse du talon pour avoir une résistance suffisante. Les déformations du talon sur une aube en fonctionnement sont alors importantes au niveau des extrémités, notamment au niveau des léchettes, et sont liées au fait que les masses en porte-à-faux sont entraînées par l’effort centrifuge et viennent par la suite sur-contraindre la zone radialement sous talon en vis-à-vis. Des études ont pu confirmer que l’augmentation de la raideur du talon, notamment au niveau de la plateforme, avait un fort impact sur la réduction des contraintes radialement sous talon, et d’autant plus que l’effort centrifuge est important. Il existe donc également un besoin d’améliorer la résistance mécanique dans la zone du talon d’une aube de turbomachine, en réduisant la masse tout en conservant une raideur locale suffisante pour l’aube. L’invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l’art antérieur. L’invention a ainsi pour objet, selon l’un de ses aspects, une aube mobile de turbomachine destinée à être montée autour d’un axe, comportant un pied configuré pour être monté dans une alvéole qui débouche à la périphérie externe d’un disque de rotor centré sur l’axe, une pale s’étendant radialement vis-à-vis de l’axe depuis le pied selon une direction radiale d’envergure, et un talon situé au sommet de la pale, le talon comportant une plateforme portant au moins une léchette qui s’étend radialement en saillie à partir de la plateforme, caractérisée en ce que la plateforme comporte une structure sandwich comprenant une âme réalisée en un matériau alvéolaire, une paroi externe et une paroi interne, les parois interne et externe étant situées radialement de part et d’autre de l’âme. Grâce à l’invention, il est possible d’améliorer la résistance mécanique dans la zone du talon d’une aube de turbomachine, tout en respectant les critères usuels, en réduisant les contraintes générées par l’effort centrifuge en fonctionnement (réduction de la déformation du talon à la suite de l’augmentation de la raideur locale). L’ajout de la structure sandwich permet d’augmenter la raideur tout en minimisant l’ajout de masse. L’aube de turbomachine selon l’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles. L’aube peut être une aube mobile de turbine, notamment une aube mobile de turbine basse pression. Les parois externe et interne peuvent présenter une rigidité supérieure à celle de l’âme. Les parois externe et interne peuvent être au contact de l’âme. Une surface externe de la paroi interne peut s’étendre sur toute la surface interne de l’âme, notamment au contact de la surface interne de l’âme. De plus, une surface interne de la paroi externe peut s’étendre sur toute la surface externe de l’âme notamment au contact de la surface externe de l’âme. La plateforme peut porter une léchette amont et une léchette aval. La plateforme peut être prolongée, en amont, par un becquet amont qui s’étend en saillie de la léchette amont et, en aval, par un becquet aval qui s’étend en saillie de la léchette aval. La structure sandwich peut être montée sur la plateforme et être disposée entre la léchette amont et la léchette aval. La structure sandwich peut de préférence être montée au contact des léchettes amont et aval, notamment par le biais d’un contact surfacique axialement. De plus, la structure sandwich peut recouvrir totalement la zone inter-léchettes de la plateforme située entre les léchettes amont et aval. En variante, la structure sandwich peut recouvrir partiellement la zone inter-léchettes de la plateforme qui s’étend axialement entre les léchettes amont et aval. La structure sandwich peut en particulier ne pas recouvrir un revêtement en matériau anti-usure présent sur au moins un bord d’extrémité circonférentielle de la plateforme. L’âme peut comporter un matériau alvéolaire qui se présente sous la forme d’un nid d’abeilles métallique, le matériau alvéolaire ayant de préférence une composition à base de nickel. L’épaisseur de la structure sandwich peut être supérieure à 1 mm. En outre, l’épaisseur de la structure sandwich peut être évolutive, notamment circonférentiellement, étant notamment maximale au centre de la plateforme et minimale au niveau des faces latérales de la plateforme. Par ailleurs, l’épaisseur des parois interne et externe peut être supérieure à 0,4 mm et inférieure à 1 mm. L’âme peut présenter une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm, par exemple de l’ordre de 0,08 mm. L’âme peut présenter une taille de maille, ou encore une plus grande dimension des alvéoles du matériau alvéolaire de l’âme, comprise entre 0,50 mm et 3,50 mm, par exemple de l’ordre de 1,57 mm. La structure sandwich peut être brasée sur la plateforme du talon de l’aube ou être réalisée par fabrication additive sur la plateforme du talon de l’aube. Il peut ainsi être possible d’obtenir des géométries et/ou dimensions de maille différentes. Par ailleurs, l’invention a aussi pour objet, selon un autre de ses aspects, une turbine de turbomachine, notamment une turbine basse pression, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une aube telle que celle définie précédemment. De plus, l’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, une turbomachine comportant une aube telle que définie précédemment ou une turbine telle que définie précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de mise en œuvre de la présente invention, en regard des figures annexées, sur lesquelles : la FIG. 1 représente de manière schématique en perspective un exemple d’aube de turbine basse pression connue, la FIG. 2 est une vue latérale schématique partielle selon un axe circonférentiel d’une aube de turbine basse pression semblable à celle de la FIG. 1 , la FIG. 3 est une vue schématique partielle du dessus d’une aube de turbine basse pression semblable à celle de la FIG. 1 , la FIG. 4 illustre de manière schématique et partielle, selon une vue latérale, une aube de turbine basse pression conforme à l’invention, et la FIG. 5 illustre, de manière schématique en coupe partielle, la structure sandwich de l’aube de la FIG. 4 . Dans l’ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues. De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION Les figures 1 à 3 ont déjà été décrites précédemment dans la partie relative à l’art antérieur et au contexte technique de l’invention. Dans toute la description, donnée à titre d’exemple de réalisation non limitatif, il est noté que les termes amont et aval sont à considérer par rapport à une direction principale F d’écoulement normal des gaz (de l’amont vers l’aval) pour une turbomachine. Par ailleurs, on appelle axe AX de la turbomachine, l’axe de symétrie radiale de la turbomachine. La direction axiale de la turbomachine correspond à l’axe de rotation AX de la turbomachine. Une direction radiale de la turbomachine est une direction perpendiculaire à l’axe AX de la turbomachine. En outre, sauf précision contraire, les adjectifs et adverbes axial, radial, axialement et radialement sont utilisés en référence aux directions axiale et radiale précitées. De plus, sauf précision contraire, les termes intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d’un élément est plus proche de l’axe AX de la turbomachine que la partie extérieure du même élément. En référence à la FIG. 4 , on a représenté schématiquement en coupe selon l’axe de rotation AX une aube 1 mobile de turbine basse pression conforme à l’invention. L’aube 1 comporte ainsi un pied 2 qui permet son montage dans une alvéole débouchant à la périphérie externe d’un disque de rotor centré sur l’axe AX, une pale 3 s’étendant radialement par rapport à l’axe AX depuis le pied 2 selon la direction radiale d’envergure EV, et un talon 4 situé au sommet de la pale 3. Le talon 4 comporte une plateforme 6 portant une léchette amont 7 et une léchette aval 8 qui s’étendent radialement en saillie à partir de la plateforme 6. La plateforme 6 est prolongée, en amont, par un becquet amont 11 s’étendant en saillie de la léchette amont 7 et, en aval, par un becquet aval 12 s’étendant en saillie de la léchette aval 8 en directions amont et aval par rapport à la direction F d’écoulement normal des gaz dans la turbomachine. Afin de maximiser la raideur de l’aube 1 tout en limitant l’ajout de masse, la plateforme 6 comporte une structure sandwich 15 comprenant une âme 15c réalisée en un matériau alvéolaire et deux parois, ou peaux, externe 15a et interne 15b situées radialement de part et d’autre de l’âme 15c. Les parois 15a, 15b sont rigides, présentant une rigidité supérieure à celle de l’âme 15c laquelle est en matériau léger. Avantageusement, la surface externe de la paroi interne 15b s’étend sur toute la surface interne de l’âme 15c, et la surface interne de la paroi externe 15a s’étend sur toute la surface externe de l’âme 15c. Comme visible sur la FIG. 4 , la structure sandwich 15 est montée sur la plateforme 6 et disposée entre la léchette amont 7 et la léchette aval 8, étant montée au contact surfacique axialement des léchettes amont 7 et aval 8. La structure sandwich 15 peut recouvrir totalement la zone inter-léchettes de la plateforme 6 qui s’étend axialement entre les léchettes amont 7 et aval 8. En variante, elle peut recouvrir en partie seulement cette zone inter-léchettes de la plateforme 6, en particulier pour éviter de recouvrir les revêtements en matériau anti-usure 13, 14, habituellement le matériau commercialisé sous la marque Stellite®, comme décrit précédemment. Classiquement, ce matériau anti-usure est déposé sur les bords d’extrémité circonférentielle par soudure, par exemple par soudure à la goutte, impliquant la création d’un arc électrique pour la fusion de la matière. L’alliage Stellite® est un alliage d’acier à haute teneur en chrome (Cr) et en cobalt (Co). Il peut aussi contenir une petite quantité de tungstène (W) ou de molybdène (Mo) et une petite quantité de carbone (C). L’âme 15c et les parois 15a, 15b de la structure sandwich 15, mieux visibles sur la FIG. 5 , peuvent être métalliques, notamment en nickel. L’âme 15c est en particulier un matériau alvéolaire se présentant sous la forme d’un nid d’abeilles métallique mais tout autre motif est également possible dans le cadre de l’invention. L’âme 15 peut de façon générale être conçue de sorte à avoir une raideur suffisante pour la tenue mécanique tout en conservant un poids limité. La structure sandwich 15 est préférentiellement brasée sur la plateforme 6. Toutefois, un autre procédé de réalisation et d’assemblage de la structure sandwich 15 sur l’aube 1 pourrait être envisagé, à savoir autre que le brasage, notamment si celui-ci ne permettrait pas une tenue mécanique suffisante de la zone. Par exemple, la structure sandwich 15 peut être issue de fabrication additive. L’épaisseur e 15 de la structure sandwich 15 peut être variable en fonction des applications. Elle est notamment supérieure à 1 mm. Cette épaisseur e 15 peut être évolutive pour certaines applications. En particulier, elle peut être maximale au centre de la plateforme 6 et minimale au niveau des faces d’extrémité circonférentielles de la plateforme 6, au niveau ou à proximité des revêtements en matériau anti-usure 13, 14 présents sur les bords d’extrémité circonférentielle de la plateforme 6 de sorte à former une structure par exemple apparentée à une forme de trapèze. Par ailleurs, l’épaisseur e a , e b de chaque paroi 15a, 15b peut être supérieure à 0,4 mm et inférieure à 1 mm. De plus, l’âme 15c peut présenter une épaisseur e c comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm, et une taille de maille comprise entre 1,50 mm et 1,60 mm. Ces dimensions peuvent varier en fonction des applications envisagées. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l’homme du métier. Aube mobile (1) de turbomachine destinée à être montée autour d’un axe (X), comportant un pied (2) configuré pour être monté dans une alvéole qui débouche à la périphérie externe d’un disque de rotor centré sur l’axe (X), une pale (3) s’étendant radialement vis-à-vis de l’axe (X) depuis le pied (2) selon une direction radiale d’envergure (EV), et un talon (4) situé au sommet de la pale (3), le talon (4) comportant une plateforme (6) portant au moins une léchette (7, 8) qui s’étend radialement en saillie à partir de la plateforme (6), caractérisée en ce que la plateforme (6) comporte une structure sandwich (15) comprenant une âme (15c) réalisée en un matériau alvéolaire, une paroi externe (15a) et une paroi interne (15b), les parois interne (15a) et externe (15b) étant situées radialement de part et d’autre de l’âme (15c). Aube selon la revendication 1, dans laquelle une surface externe de la paroi interne (15b) s’étend sur toute la surface interne de l’âme (15c). Aube selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle une surface interne de la paroi externe (15a) s’étend sur toute la surface externe de l’âme (15c). Aube (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la plateforme (6) porte une léchette amont (7) et une léchette aval (8), la plateforme (6) étant prolongée, en amont, par un becquet amont (11) qui s’étend en saillie de la léchette amont (7) et, en aval, par un becquet aval (12) qui s’étend en saillie de la léchette aval (8), la structure sandwich (15) étant montée sur la plateforme (6) et étant disposée entre la léchette amont (7) et la léchette aval (8), la structure sandwich (15) étant de préférence montée au contact des léchettes amont (7) et aval (8). Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la structure sandwich (15) recouvre partiellement la zone inter-léchettes de la plateforme (6) qui s’étend axialement entre les léchettes amont (7) et aval (8), de préférence la structure sandwich (15) ne recouvrant pas un revêtement en matériau anti-usure (13, 14) présent sur au moins un bord d’extrémité circonférentielle de la plateforme (6). Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’âme (15c) comporte un matériau alvéolaire qui se présente sous la forme d’un nid d’abeilles métallique de préférence le matériau alvéolaire ayant une composition à base de nickel. Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’épaisseur (e 15 ) de la structure sandwich (15) est supérieure à 1 mm. Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’épaisseur (e a , e b ) des parois externe et interne (15a, 15b) est supérieure à 0,4 mm et inférieure à 1 mm. Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’âme (15c) présente une épaisseur (e c ) comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm, et une plus grande dimension des alvéoles du matériau alvéolaire de l’âme (15c) comprise entre 0,50 mm et 3,50 mm. Aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la structure sandwich (15) est brasée sur la plateforme (6) du talon (4) de l’aube (1) ou est réalisée par fabrication additive sur la plateforme (6) du talon (4) de l’aube (1). Turbine de turbomachine, notamment une turbine basse pression, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une aube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte une aube (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ou une turbine selon la revendication 11.