INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ensuite, on porte une région de cette première couche 60a de poudre, par balayage avec un faisceau laser 51, à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre.
Le procédé SLM peut utiliser n'importe quel faisceau de haute énergie à la place du faisceau laser 51, et notamment un faisceau d’électrons, tant que ce faisceau est suffisamment énergétique pour fondre les particules de poudre et une partie du matériau sur lequel les particules reposent.
Ce balayage du faisceau est effectué par exemple par une tête galvanométrique faisant partie d’un système de pilotage 52. Par exemple ce système de pilotage comprend au moins un miroir 55 orientable sur lequel le faisceau laser 51 se réfléchit avant d'atteindre une couche de poudre dont chaque point de la surface se trouve située toujours à la même hauteur par rapport à la lentille de focalisation, contenue dans le système de focalisation 54, la position angulaire de ce miroir étant pilotée par une tête galvanométrique pour que le faisceau laser balaye au moins une région de la première couche de poudre, et suive ainsi un profil de pièce préétabli. Pour ce faire, la tête galvanométrique est commandée selon les informations contenues dans la base de données de l’outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de la pièce à fabriquer.
Ainsi, les particules de poudre 61 de cette région de la première couche 60a sont fondues et forment un premier élément 62a d'un seul tenant, solidaire avec le plateau de fabrication 41. A ce stade, on peut également balayer avec le faisceau laser plusieurs régions indépendantes de cette première couche pour former, après fusion et solidification de la matière, plusieurs premiers éléments 62a disjoints les uns des autres.
On abaisse le plateau de fabrication 41 d’une hauteur correspondant à l’épaisseur de la première couche de poudre 60a (20 à 100 µm et en général de 30 à 50 µm).
On dépose ensuite une deuxième couche 60b de poudre sur la première couche 60a et sur ce premier élément d’un seul tenant ou consolidé 62a, puis on chauffe par exposition au faisceau laser 51 une région de la deuxième couche 60b qui est située partiellement ou complètement au-dessus de ce premier élément d’un seul tenant ou consolidé 62a dans le cas illustré à la , de telle sorte que les particules de poudre de cette région de la deuxième couche 60b sont fondues avec au moins une partie de l’élément 62a et forment un deuxième élément d’un seul tenant ou consolidé 62b, l’ensemble de ces deux éléments 62a et 62b formant, dans le cas illustré à la , un bloc d'un seul tenant.
Comme cela est représenté sur la , un clinquant brut 79 est ainsi fabriqué à l’aide de cette technique de fusion sélective par laser. Plus précisément, cette étape de fabrication additive permet de fabriquer un ensemble brut 70 comprenant le clinquant brut 79 ainsi qu’une première coquille 71 et qu’une deuxième coquille 72 encadrant le clinquant brut 79.
La première coquille 71 est bâtie couche par couche à partir du plateau de fabrication 41 afin de former un support pour le clinquant brut 79 au cours de la fabrication, en laissant toutefois une fine couche de poudre non solidifiée 73 entre la première coquille 71 et le clinquant brut 79. Dans le présent exemple, cette couche de poudre non solidifiée 73 possède une épaisseure égale à 0,2 mm.
En particulier, la première coquille 71 comprend une portion en saillie 71a dont la géométrie correspond, au jeu près formé par cette couche de poudre non solidifiée 73, à la géométrie de la surface interne du clinquant brut 79.
La deuxième coquille 72 est pour sa part bâtie par-dessus le clinquant brut 79 dans le but de stabiliser, lors de la formation de nouvelles couches, les couches du clinquant brut 79 déjà formées. Ici encore, une fine couche de poudre non solidifiée 73 d’épaisseur e est laissée entre le clinquant brut 79 et la deuxième coquille 72.
En particulier, la deuxième coquille 72 comprend un renfoncement 72a dont la géométrie correspond, au jeu près formé par cette couche de poudre non solidifiée 73, à la géométrie de la surface externe du clinquant brut 79.
On peut également noter que les première et deuxième coquilles 71, 72 s’étendent latéralement au-delà du clinquant brut 79 de telle sorte que la première coquille 71 forme également un support pour la deuxième coquille 72, en laissant toutefois une fine couche de poudre non solidifiée 73 d’épaisseur e entre la première coquille 71 et la deuxième coquille 72.
Par ailleurs, il convient de noter que les ailettes du clinquant brut 79 s’étendent de manière oblique par rapport au plateau de construction 41, sensiblement à 45°. Ainsi, on comprend que, la fabrication additive ayant lieu couche par couche, le clinquant brut 79 et les deux coquilles 71, 72 sont bâties en parallèle et non l’un après l’autre. De plus, de cette manière, la couche en cours de formation du clinquant brut 79 peut s’appuyer sur les couches inférieures déjà formées du clinquant brut 79 ; il en va de même pour les coquilles 71, 72.
Ainsi, une fois l’ensemble brut 70 fabriqué et dépoudré, les coquilles 71, 72 peuvent être désolidarisées de manière à libérer le clinquant brut 79. Dans le présent exemple, ce clinquant brut 79 possède une épaisseur égale à 0,3 mm.
Le clinquant brut 79 est ensuite plongé durant plusieurs minutes dans un bain d’attaque chimique afin de réduire sa rugosité et son épaisseur. Ce bain d’attaque chimique comprend de l’acide nitrique et de l’acide fluorhydrique. A l’issue de cette étape d’attaque chimique, on obtient le clinquant final permettant de former le bouclier de bord d’attaque 30.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un tel véhicule ferroviaire peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :
La résistance électrique est dimensionnée de manière à permettre la suppression d’un couplage capacitif parasite entre la ligne d’alimentation électrique (6) et le véhicule ferroviaire tout en limitant la puissance dissipée thermiquement par la résistance électrique.
La valeur de la résistance est comprise entre 50kOhm et 500kOhm.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un véhicule ferroviaire donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la représente schématiquement un véhicule ferroviaire selon un mode de réalisation de l’invention ;
la représente schématiquement un mode de réalisation conforme à l’invention d’un dispositif de mise à la terre pour le véhicule ferroviaire de la ;
la représente schématiquement un mode de réalisation conforme à l’art antérieur d’un dispositif de mise à la terre pour le véhicule ferroviaire de la .
La représente schématiquement un véhicule ferroviaire 2. Par exemple, le véhicule ferroviaire 2 est configuré pour rouler sur une voie ferrée 4.
Dans de nombreux modes de réalisation, le véhicule ferroviaire 2 est un train, ou une rame automotrice, ou une locomotive, ou un matériel roulant tel qu’un wagon ou une voiture faisant partie d’un train. Le véhicule ferroviaire 2 peut également être un véhicule ferroviaire de transport urbain, tel qu’un tramway ou une rame de métro.
De préférence, le véhicule ferroviaire 2 est un véhicule à traction électrique.
Dans certains exemples, le véhicule ferroviaire 2 peut être un wagon ou une voiture ferroviaire faisant partie d’un train ou d’un convoi tracté par une locomotive à traction électrique ou par une rame automotrice à traction électrique.
Le véhicule ferroviaire 2 est notamment destiné à circuler sous une ligne d’alimentation électrique 6 aérienne et de préférence être alimenté électriquement par cette ligne d’alimentation électrique 6 aérienne.
La ligne d’alimentation électrique 6 aérienne est, par exemple, une caténaire ou une ligne aérienne de contact.
Selon un exemple, la ligne d’alimentation électrique 6 comporte un ou plusieurs conducteurs électriques 8 suspendus au-dessus de la voie ferrée 4.
Le ou les conducteurs électriques 8 sont destinés à être alimentés par un courant électrique, qui selon les installations peut être un courant continu (DC) ou un courant alternatif (AC).
Le véhicule ferroviaire 2 comporte une ligne électrique externe 10 disposée sur le toit du véhicule ferroviaire 2 et qui sert à acheminer le courant électrique nécessaire au fonctionnement d’une ou de plusieurs charges électriques du véhicule électrique 2.
Pompe à haute pression pour moteur à combustion interne de véhicule automobile La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs comprenant un système de carburation à injection directe comprenant une pompe à haute pression.
Techniques antérieures Il existe différents types de carburants utilisés dans un moteur à combustion interne. Classiquement, les moteurs à combustion interne utilisent des carburants liquides, par exemple de l’essence pure, ou un mélange d’essence et d’éthanol, voire de l’éthanol pur.
On connait la technologie dite à injection directe d’essence, d’acronyme « IDE » qui permet une injection de carburant directement dans les cylindres de moteur. L’injection directe permet d’abaisser la consommation de carburant et les émissions de dioxyde de carbone, et de réduire les émissions de polluants.
Dans un système de carburation à injection directe de carburant liquide, l’injection de carburant (essence, essence et éthanol voire éthanol pur) est nécessairement réalisée à haute pression afin de garantir une pulvérisation correcte du carburant dans les cylindres du moteur tout en conservant la capacité d’introduire une quantité suffisante de carburant dans les cylindres entre chaque combustion. Il est ainsi utile de pouvoir augmenter la pression d’injection de carburant pour obtenir une meilleure pulvérisation du carburant qui entraîne une meilleure homogénéité du mélange carburant – comburant, améliorant la combustion et permettant de réduire ainsi les résidus polluants. Le système de carburation à injection directe d’essence comporte une pompe à haute pression de carburant. La pompe est entraînée généralement par un élément du moteur à combustion interne, notamment un arbre à cames et un poussoir intermédiaire.
Dans un système d’injection de carburant à haute pression, la pompe à haute pression utilise classiquement un seul piston, appelé plongeur, qui effectue des mouvements alternatifs de translation entre deux positions dites du point mort haut (PMH) et du point mort bas (PMB). En fonctionnement normal du système d’injection directe, le plongeur est entraîné par une came du moteur et par l’intermédiaire d’un élément poussoir, généralement à raison d’un cycle de pompage par cycle de combustion du moteur. Le cycle de pompage comprend plusieurs phases successives.
En phase d’aspiration, le plongeur passe du PMH au PMB, pendant que le carburant pénètre dans la pompe à haute pression au travers de l’entrée de carburant, en étant poussé par une pompe à basse pression à une pression d’alimentation de l’ordre de trois à six bars. Pendant la phase d’aspiration, les clapets de sortie et de décharge de sécurité sont maintenus fermés par des ressorts.
Lors d’une phase de contrôle de la quantité de carburant admise pour la compression, le plongeur se déplace partiellement du PMB vers le PMH avec le clapet d’entrée ouvert, ce qui permet de refouler une quantité de carburant vers la chambre à basse pression. Pendant la phase de contrôle, les clapets de sortie et de décharge de sécurité restent fermés. Lorsque la quantité de carburant restant dans la chambre de compression correspond à la quantité à être injectée, le clapet d’entrée est piloté en position fermée.
Lors de la phase de compression du carburant dans la chambre de compression, le carburant est expulsé de la chambre de compression par le clapet de sortie pendant que le plongeur finit de se déplacer jusqu’au PMH.
Classiquement, les dimensions latérales du plongeur sont inférieures aux dimensions intérieures de la chambre de compression, de tel sorte qu’un jeu fonctionnel existe entre les deux. Lors du fonctionnement, le carburant chauffe pendant sa compression. La chaleur se diffuse à l’intérieur de la pompe entraînant des variations dimensionnelles des éléments de la pompe qui peuvent engendrer des frottements indésirables ou même le blocage du plongeur. Il est ainsi utile de garder un jeu fonctionnel entre le plongeur et la chemise de la chambre de compression, afin de réduire le risque de grippage de la pompe à haute pression.
Cependant, pendant la phase de compression du carburant, la présence dudit jeu fonctionnel rend possible la fuite de carburant de la chambre de compression vers l’extérieur de celle-ci.
Cette fuite de carburant est une source directe de perte de rendement volumétrique de la pompe, car la fuite engendre la détente du carburant comprimé.
Néanmoins, cette fuite de carburant forme avantageusement une couche mince de carburant entre le plongeur et la chemise, ce qui constitue un moyen utile de lubrification et qui participe au refroidissement de l’ensemble plongeur-chemise.
L’augmentation de la pression d’injection de carburant impose l’augmentation de la pression de carburant dans la chambre de compression de la pompe à haute pression, sans nécessiter d’augmentation de la pression d’alimentation de la pompe à haute pression. L’augmentation de la pression d’injection de carburant entraîne alors une augmentation de la fuite de carburant décrite ci-dessus, ce qui se traduit par une diminution du rendement volumétrique de la pompe à haute pression.
Afin de conserver le même débit de carburant pompé pour un même niveau de performance globale du moteur, lors d’une évolution du système d’injection vers une pression d’injection plus élevée, il est nécessaire d’accroître la capacité théorique de la pompe à haute pression, en augmentant par exemple sa cylindrée, de façon à compenser la perte de rendement volumétrique de la pompe à haute pression.
L’augmentation de la cylindrée de la pompe apporte plusieurs inconvénients.
D’abord, cette augmentation est accompagnée par l’accroissement des frottements dans la pompe à haute pression, avec néanmoins des conséquences négligeables grâce à l’effet de lubrification apporté par la fuite de carburant.
En outre, le moyen de chauffe autonome peut combiner plusieurs organes de chauffage. Dans l’exemple de réalisation, le moule de l’outillage ainsi que les plaques de conformations comportent des résistances chauffantes. Dans un autre mode de réalisation, les vessies comportent également des résistances chauffantes. Ces deux modes de chauffage peuvent être combinés ensemble ainsi qu’avec d’autres organes de chauffage.
Procédé de fabrication d’un dispositif de protection métallique du bord d’attaque d’une aube intégrant un système de dégivrage et dispositif de protection obtenu par ce procédé DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de protection métallique du bord d’attaque d’une aube de compresseur en matériau composite d’une machine aéronautique, ce dispositif de protection intégrant un système de dégivrage. L’invention concerne également un dispositif de protection métallique obtenu par ce procédé.
L’invention trouve des applications dans le domaine de la protection des pièces tournantes de machines aéronautiques. Elle trouve en particulier des applications dans le domaine de la protection contre le givre des aubes de compresseur de turboréacteurs.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION En aéronautique, les machines tournantes ne cessent d’évoluer pour devenir de plus en plus performantes. Le turboréacteur à double flux (ou « turbofan » en termes anglo-saxons) fait partie de ces évolutions. Dans un tel turboréacteur à double flux, la poussée est obtenue par l’éjection à la fois des gaz chauds et d’un flux d’air froid. En effet, l'air entrant à l’avant du turboréacteur se divise en deux parties qui suivent deux parcours distincts avant de se rejoindre à la sortie : le flux primaire qui pénètre au cœur du moteur où il est chauffé avant d’être éjecté et le flux secondaire qui est dérivé en périphérie du cœur du moteur. Un turboréacteur à double flux se caractérise donc par son taux de dilution, c'est-à-dire le rapport de la masse du flux secondaire sur le flux primaire.
Sous l’impulsion des évolutions des normes environnementales, de nouvelles architectures de moteurs d’avions sont envisagées. Toutes ces nouvelles architectures proposent une augmentation importante du taux de dilution, ce qui conduit à des dimensions de la soufflante, ou module fan, très importantes. Ces nouvelles architectures comprennent alors un réducteur qui permet de limiter les vitesses de rotation de la soufflante afin de conserver des vitesses acceptables au sommet des aubes de soufflante (de l’ordre de Mach 1). Ces soufflantes dites « lentes » du fait de la faible vitesse de rotation des aubes de soufflante et de l’immobilité des aubes directrices de sortie, ou OGV pour « Outlet Guide Vane » en termes anglo-saxons, sont sujettes à une accrétion de glace sur lesdites aubes de soufflantes et les OGV. Cette accrétion, ou accumulation, de glace engendre plusieurs inconvénients dont : un balourd provoqué par la masse de la glace sur les aubages de la soufflante, une dégradation des performances aérodynamiques de la soufflante et de l’OGV par altération des surfaces aérodynamiques, et/ou des endommagements (sur l’aval du moteur ou sur l’avion) provoqués par le lâcher du projectile de glace.
En conséquence, pour éviter l’accrétion de glace, les nouvelles architectures de moteur cherchent à protéger les aubes de soufflante et les OGV du moteur contre l’accumulation du givre.
Actuellement, deux types de protection contre le givrage des pièces de turboréacteurs sont connues : la protection par antigivrage qui permet d’éviter toute accrétion de glace sur les pièces. Ce type de protection contre le givre utilise des revêtements dits « glaciophobes » dont le niveau de maturité est encore faible à ce jour ; et la protection par dégivrage qui permet de limiter la masse de glace accrétée sur les pièces de sorte que ladite masse de glace se détache en faible quantité par la force centrifuge lors de la rotation du moteur.
Les techniques de protection par dégivrage, matures à ce jour, sont de deux natures. L’une de ces techniques consiste en un apport d’air chaud prélevé plus en aval dans le moteur et réinjecté via des canaux dans les pièces à dégivrer. Non seulement cette technique est complexe à mettre en œuvre mais en plus elle a un impact direct sur le rendement du moteur car une partie du flux chaud est détournée pour le dégivrage et ne se retrouve plus sous forme de poussée au niveau du flux primaire. L’autre de ces techniques consiste à utiliser un chauffage électrothermique, de type tapis chauffant, dont un exemple est représenté sur les figures 1A et 1B. Ce tapis chauffant 40 peut être positionné soit à l’extérieur de l’aube de soufflante10 ou de l’OGV, comme représenté sur la , soit entre la partie en matériau composite 30 de l’aube de soufflante ou de l’OGV et un dispositif de protection métallique 20 du bord d’attaque de ladite aube ou dudit OGV, comme représenté sur la .
Il est rappelé que, pour des raisons de masse et de coûts, les aubes de soufflante et les OGV 10 des turboréacteurs sont souvent réalisés majoritairement en matériau composite. Cependant, ces aubes de soufflantes et OGV – généralisés par la suite sous le terme d’« aubes » - sont soumis à d'importantes contraintes mécaniques dues à leur vitesse de rotation et à la charge aérodynamique qu'elles supportent. Ces aubes doivent aussi résister aux éventuels impacts de particules ou de corps étrangers qui pénétreraient dans la veine d'air de la machine. Il est donc nécessaire de protéger au moins en partie ces aubes en matériau composite. Généralement, la protection est localisée à l’endroit du bord d'attaque de l’aube en matériau composite 30. Pour cela, ce bord d’attaque est recouvert d’une pièce métallique, appelée dispositif de protection 20, qui enveloppe l’extrémité de ladite aube. Un exemple d’un tel dispositif de protection métallique 20 est représenté sur la , en éclaté, avec le bord d’attaque 30 de l’aube en matériau composite. Lorsque le dispositif de protection métallique 20 est monté autour du bord d’attaque 30 de l’aube en matériau composite, ledit bord d’attaque est protégé de la plupart des contraintes mécaniques et impacts par ledit dispositif de protection 20.
Dans la technique de dégivrage par chauffage électrothermique, lorsque ledit chauffage électrothermique est positionné à l’extérieur de l’aube 10, c'est-à-dire que le tapis chauffant 40 recouvre la surface extérieure de l’aube 10, la tenue à l’érosion de l’aube est assurée par un film élastomère anti-abrasion. Dans cette configuration, la protection contre le givre a une première conséquence néfaste sur la performance aérodynamique et aéro-acoustique de l’aube du fait notamment de l’augmentation de l’épaisseur de son bord d’attaque et une seconde conséquence néfaste sur la tolérance de forme du bord d’attaque après pose du tapis chauffant (calage, biaisage, etc.). Lorsque le tapis chauffant 40 est positionné entre l’aube en matériau composite 30 et le dispositif de protection métallique 20, le tapis chauffant 40 doit être fin et installé profondément dans le dispositif de protection 20. L’installation du tapis chauffant 40 est donc délicate et difficile à mettre en œuvre. Il n’est, en outre, pas possible de dégivrer totalement le nez 15 de l’aube 10, c'est-à-dire la pointe du dispositif de protection 20, qui ne peut pas être recouvert pour cause d’encombrement.
Il existe donc un réel besoin d’un dispositif de protection contre le givre qui soit efficace et facile à mettre en œuvre au sein d’une aube de soufflante ou d’un OGV.
Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus d’efficacité et de facilité de mise en œuvre d’un chauffage électrothermique, la demanderesse propose un dispositif de protection métallique du bord d’attaque d’une aube en matériau composite, intégrant un chauffage électrothermique sous la forme d’un élément résistif. La demanderesse propose en outre un procédé de fabrication de ce dispositif de protection.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de protection métallique d’un bord d’attaque d’une aube en matériau composite pour turboréacteur, comportant les opérations de : a) mise en forme, par matriçage, d’une tôle intrados et d’une tôle extrados, b) réalisation d'un noyau ayant une forme identique à la forme du bord d’attaque de l’aube, c) positionnement du noyau entre les tôles intrados et extrados, d) mise sous vide et fermeture de l'ensemble par soudage, e) assemblage de l'ensemble par compression isostatique à chaud, f) découpe de l'ensemble et extraction du noyau, g) usinage final pour obtenir un dispositif de protection avec un profil prédéfini,
Ce procédé de fabrication se caractérise par le fait que, d’une part, l’opération a) comporte un usinage, sur une face interne d’au moins une des tôles intrados et extrados, d’au moins une rainure adaptée pour recevoir un élément résistif et, d’autre part, l’opération c) comporte le positionnement d’un élément résistif dans la rainure.
Ce procédé présente l’avantage d’être relativement simple à mettre en œuvre puisqu’il utilise partiellement un procédé de fabrication déjà mis en œuvre pour la fabrication des dispositifs de protection métalliques des aubes ou OGV en matériau composite. Il présente en outre l’avantage d’assurer une bonne répartition de la chaleur le long du bord d’attaque de l’aube.