Titre de l'invention : Aube ou pale d’hélice avec pied composite en forme de croix ou d’étoile

Domaine Technique

La présente invention se rapporte au domaine des aubes ou pales d’hélice pour aéronefs telles que celles présentes sur les turbopropulseurs.

Technique antérieure

Les aubes ou pales d’hélice pour turbopropulseurs sont généralement réalisées en matériau métallique. Si les aubes ou pales d’hélice en matériau métallique ont une bonne résistance mécanique, elles présentent toutefois l'inconvénient d'avoir une masse relativement importante.

Afin d'obtenir des aubes ou pales d’hélice plus légères, il est connu de réaliser des pales d’hélice en matériau composite, c'est-à-dire en réalisant des pièces de structure à renfort fibreux densifié par une matrice.

Le document US 2013/0017093 décrit la réalisation d’une pale d’hélice à partir d’une structure fibreuse à profil aérodynamique à l’intérieur de laquelle est introduite une partie d’un longeron, une extrémité du longeron étant prolongée par une portion renflée destinée à former le pied de la pale d’hélice.

La nouvelle génération de moteurs nécessite des pieds d’aube ou de pale plus compacts. Ce besoin vient de la nécessité de pouvoir faire pivoter l’aube ou la pale autour de son axe vertical afin d’adapter son incidence au régime de vol (aube ou pale à pas variable). Ce besoin, combiné au fait que l’aube ou la pale doit être intégrée le plus bas possible sur le disque, impose de réduire fortement l’encombrement du pied.

A cet effet, les pieds des aubes ou pales de nouvelle génération présentent une forme axisymétrique ou sensiblement axisymétrique ainsi que des dimensions réduites contrairement aux pieds de l’art antérieur comme ceux décrits dans le document US 2013/0017093 qui s’étendent sur toute la largeur de la partie inférieure l’aube ou pale. Cette forme axisymétrique ou quasi-axisymétrique est plus difficile à fabriquer en matériau composite, en particulier lorsque le tissage tridimensionnel (3D) est utilisé pour former le renfort fibreux de l’aube ou de la pale.

Par ailleurs, les chargements mécaniques auxquels sont soumis les pieds de nouvelle génération imposent des contraintes supplémentaires. En effet, en outre des chargements mécaniques en traction et en flexion habituellement rencontrés (causés respectivement par les efforts centrifuges et les impacts avec des objets), les pieds de nouvelle génération peuvent être intégrés dans le disque du rotor à l’aide de coquilles métalliques, ce qui entraîne un chargement mécanique supplémentaire en compression circonférentielle.

Exposé de l’invention

Il est donc souhaitable de pouvoir proposer une solution pour la réalisation d’aubes ou pales d’hélice d’aéronef en matériau composite avec un pied compact et apte à résister aux différents chargements mécaniques.

A cet effet, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une aube ou pale d’hélice de turbopropulseur en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, le procédé comprenant :

- la réalisation par tissage tridimensionnel (3D) d'une ébauche fibreuse en une seule pièce, l’ébauche fibreuse présentant une forme plate s’étendant suivant une direction longitudinale et une direction transversale correspondant respectivement à la direction d’envergure et à la direction de corde de l’aube ou la pale d’hélice à fabriquer, l’ébauche fibreuse comprenant une partie de pied et une partie de profil aérodynamique s’étendant suivant la direction longitudinale à partir de la partie de pied et suivant la direction transversale entre une portion de bord d’attaque et une portion de bord de fuite,

- la mise en forme de l'ébauche fibreuse pour obtenir une préforme fibreuse en une seule pièce ayant ladite partie de profil aérodynamique formant une partie de préforme de profil aérodynamique et ladite partie de pied formant une partie de préforme de pied, et

- la densification de la préforme par une matrice pour obtenir une aube ou une pale d’hélice en matériau composite ayant un renfort fibreux constitué par la préforme fibreuse et densifié par la matrice, et formant une seule pièce avec pied intégré, caractérisé en ce que la partie de pied de l’ébauche fibreuse comprend plusieurs déliaisons s’étendant suivant un plan parallèle à la surface de l’ébauche fibreuse, chaque déliaison s’étend dans la direction transversale depuis un bord de la partie de pied de l’ébauche fibreuse et sur une distance inférieure à la moitié de la largeur de la partie de pied, chaque déliaison séparant deux portions tissées dans l’ébauche fibreuse et en ce que la mise en forme de l’ébauche fibreuse comprend l’orientation dans des directions différentes des portions tissées séparées par les déliaisons de manière à former une partie de préforme de pied comportant une pluralité de branches.

Le procédé de l’invention permet ainsi de réaliser une pale d’hélice ou une aube avec un pied composite qui est à la fois compact et parfaitement adapté pour résister aux différents chargements mécaniques décrits précédemment. En effet, la partie de renfort fibreux du pied est réalisée en tissage 3D et comporte une pluralité de branches qui sont reliées à la partie de renfort fibreux du profil aérodynamique en son centre. Par conséquent, l’encombrement du pied est déterminé principalement par la longueur des branches, ce qui permet d’obtenir un pied composite bien plus compact que celui de l’art antérieur qui s’étend généralement sur toute la largeur de la partie inférieure du profil aérodynamique. Dans chaque branche, il y a des fils, par exemple des fils de chaîne, orientés dans la direction d’envergure de la pale ou de l’aube qui confère à celle-ci une bonne résistance mécanique en traction et en flexion par combinaison avec le tissage 3D.

Par ailleurs, la forme en branches permet d’obtenir un pied ayant une forme axisymétrique ou quasi-axisymétrique compatible avec une intégration dans un système de rotation ou changement de pas d’hélice.

En réalisant ainsi un renfort fibreux dans lequel une partie de pied est intégralement formée, c’est-à-dire tissée en une seule pièce, avec une partie de profil aérodynamique, on assure une très bonne tenue mécanique de l’ensemble de la pièce et, en particulier, au niveau de la liaison entre le pied et le profil aérodynamique.

Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, la densification de la préforme fibreuse comprend le placement de la préforme dans un outillage d’injection présentant la forme de l’aube ou de la pale d’hélice à fabriquer, des éléments d’insertion amovibles étant placés entre les branches de la partie de préforme de pied, la densification comprenant en outre l’injection d’une résine dans la préforme fibreuse maintenue dans l’outillage d’injection, la transformation de la résine en matrice par traitement thermique et le démoulage de l’aube ou de la pale d’hélice, le démoulage comprenant le retrait des éléments d’insertion de manière à obtenir un pied avec une pluralité de branches.

Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, la densification de la préforme fibreuse comprend le placement de la préforme dans un outillage d’injection présentant la forme de l’aube ou de la pale d’hélice à fabriquer, des éléments de comblement étant placés entre les branches de la partie de préforme de pied, la densification comprenant en outre l’injection d’une résine dans la préforme fibreuse maintenue dans l’outillage d’injection, la transformation de la résine en matrice par traitement thermique et le démoulage de l’aube ou de la pale d’hélice de manière à obtenir un pied comprenant un squelette comportant une pluralité de branches avec les éléments de comblement collés lesdites branches. Les éléments de comblement permettent de renforcer la résistance mécanique en compression circonférentielle.

Selon un aspect du procédé de l’invention, les éléments de comblement sont constitués d’un matériau fibreux choisi parmi un des matériaux fibreux suivants : tissés tridimensionnels, strates unidirectionnelles et mat de fibres.

Selon un aspect du procédé de l’invention, les éléments de comblement sont en matériau métallique.

L’invention a également pour objet une aube ou pale d’hélice de turbopropulseur en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, l’aube ou la pale d’hélice comportant suivant une direction d’envergure un pied et un profil aérodynamique, le renfort fibreux comprenant une préforme fibreuse présentant un tissage tridimensionnel avec une partie de préforme de pied présente dans le pied et une partie de préforme de profil aérodynamique présente dans le profil aérodynamique, les parties de préforme de pied et de profil aérodynamique étant liées l’une à l’autre par le tissage tridimensionnel, caractérisée en ce que le pied comporte une pluralité de branches et en ce que la partie de préforme de pied de la préforme fibreuse comprend une pluralité de branches s’étendant chacune dans une branche du pied.

L’invention a encore pour objet une aube ou pale d’hélice de turbopropulseur en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, l’aube ou la pale d’hélice comportant suivant une direction d’envergure un pied et un profil aérodynamique, le renfort fibreux comprenant une préforme fibreuse présentant un tissage tridimensionnel avec une partie de préforme de pied présente dans le pied et une partie de préforme de profil aérodynamique présente dans le profil aérodynamique, les parties de préforme de pied et de profil aérodynamique étant liées l’une à l’autre par le tissage tridimensionnel, caractérisée en ce que le pied présente une forme de bulbe, ledit pied comprenant un squelette comportant une pluralité de branches avec des éléments de comblement présents entre les branches et en ce que la partie de préforme de pied de la préforme fibreuse comprend une pluralité de branches s’étendant chacune dans une branche du squelette du pied.

Selon un aspect de l’aube ou pale d’hélice de l’invention, les éléments de comblement sont constitués d’un matériau fibreux choisi parmi un des matériaux fibreux suivants : tissés tridimensionnels, strates unidirectionnelles et mat de fibres.

Selon un autre aspect de l’aube ou pale d’hélice de l’invention, les éléments de comblement sont en matériau métallique.

L’invention couvre en outre un moteur aéronautique comprenant une pluralité d’aubes ou de pales d’hélice selon l’invention ainsi qu’un aéronef comprenant au moins un tel moteur.

Brève description des dessins

[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique illustrant le tissage 3D d'une ébauche fibreuse pour la fabrication d’une aube,

[Fig. 2] La figure 2 est une vue en coupe en sens trame à échelle agrandie d'un ensemble de couches de fils montrant la formation de deux déliaisons dans la partie de pied de l'ébauche de la figure 1 selon un plan de coupe ll-ll, [Fig. 3] La figure 3 est une vue en perspective montrant la mise en forme d’une partie de préforme de pied dans l’ébauche fibreuse de la figure 1 ,

[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée montrant un outillage d’injection et le placement de la préforme fibreuse de la figure 3 à l’intérieur de celui-ci conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique en perspective montrant l’outillage d’injection de la figure 4 fermé,

[Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique en perspective d’une aube en matériau composite obtenue conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique en perspective éclatée montrant un outillage d’injection et le placement de la préforme fibreuse de la figure 3 à l’intérieur de celui-ci conformément à autre un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 8] La figure 8 est une vue schématique en perspective montrant l’outillage d’injection de la figure 7 fermé,

[Fig. 9] La figure 9 est une vue schématique en perspective d’une aube en matériau composite obtenue conformément à un autre mode de réalisation de l’invention.

Description des modes de réalisation

L'invention s'applique d'une manière générale à différents types d'aubes ou pales d’hélice utilisées dans des moteurs d'aéronefs. L'invention trouve une application avantageuse mais non exclusive dans des aubes ou pales d’hélice de grandes dimensions qui sont destinées à être intégrées à des systèmes de pivotement ou pas variable. De telles aubes ou pales d’hélice sont en général munies d’un pied présentant à la fois un faible encombrement (forme compacte) et une bonne une résistance vis-à-vis d’efforts en traction, flexion et compression circonférentielle. L’aube selon l’invention peut notamment constituer une aube pour roues mobiles carénées telles que des aubes de soufflante ou une aube pour roues mobiles non carénées comme dans les moteurs aéronautiques dits « open rotor ». Dans la suite de la description, les exemples de réalisation sont décrits en relation avec des aubes pour turbopropulseur. Toutefois, les exemples de réalisation s’appliquent également à des pales d’hélice pour aéronefs.

La figure 1 montre très schématiquement une ébauche fibreuse 100 destinée à former la préforme fibreuse d’une aube à réaliser.

L'ébauche de structure fibreuse 100 est obtenue, comme illustrée schématiquement sur la figure 1 , par tissage tridimensionnel (3D) réalisé de façon connue au moyen d'un métier à tisser de type jacquard sur lequel on a disposé un faisceau de fils de chaînes 101 ou torons en une pluralité de couches de plusieurs centaines de fils chacune, les fils de chaînes étant liés par des fils de trame 102. L’ébauche de structure fibreuse 100 est tissée en une seule pièce, l’ébauche s’étendant dans une direction longitudinale D _L , correspondant à la direction d’envergure de l’aube à fabriquer, entre une partie inférieure 100c et une partie supérieure 100d et dans une direction transversale DT, correspondant à la direction de corde de l’aube à fabriquer entre un bord avant 100a et un bord arrière 100b, l’ébauche comprenant une partie de profil aérodynamique 111 définissant deux faces 111 e et 111f destinées à former respectivement les faces extrados et intrados de l’aube et une partie de pied 112 destinée à former ultérieurement un pied d’aube et s’étendant à l’extérieur de l’ébauche de profil aérodynamique 111 suivant la direction longitudinale DL et en retrait des bords avant et arrière 100a et 100b suivant la direction transversale D _T .

Dans l'exemple illustré, le tissage 3D est un tissage à armure "interlock". Par tissage "interlock", on entend ici une armure de tissage dans laquelle chaque couche de fils de trame lie plusieurs couches de fils de chaîne avec tous les fils d'une même colonne de trame ayant le même mouvement dans le plan de l'armure.

D'autres types de tissage tridimensionnel connus pourront être utilisés, comme notamment ceux décrits dans le document WO 2006/136755 dont le contenu est incorporé ici par voie de référence. Ce document décrit notamment la réalisation par tissage en une seule pièce de structures fibreuses de renfort pour des pièces telles que des aubes ayant un premier type d'armure à cœur et un deuxième type d'armure en peau qui permettent de conférer à la fois les propriétés mécaniques et aérodynamiques attendues pour ce type de pièce. L'ébauche fibreuse selon l'invention peut être tissée notamment à partir de fils de fibres de carbone ou de céramique tel que du carbure de silicium.

Au fur et à mesure du tissage de l'ébauche fibreuse dont l'épaisseur et la largeur varient, un certain nombre de fils de chaîne ne sont pas tissés, ce qui permet de définir le contour et l'épaisseur voulue, continûment variable, de l'ébauche 100. Un exemple de tissage 3D évolutif permettant notamment de faire varier l'épaisseur de l'ébauche entre un premier bord destiné à former le bord d'attaque et un deuxième bord d'une épaisseur moindre et destiné à former le bord de fuite est décrit dans le document US 2006/257260.

Conformément à l’invention, lors du tissage, deux déliaisons 106 et 107 sont réalisée à l'intérieur de la partie de pied 112 l'ébauche fibreuse 100 entre deux couches successives de fils de chaîne. La déliaison 106 s’étend suivant un plan parallèle à la surface de l’ébauche fibreuse et sur une zone de déliaison délimitée par un contour 106a séparant localement la partie de pied 112 en deux portions tissées 113 et 114. De même, la déliaison 107 s’étend suivant un plan parallèle à la surface de l’ébauche fibreuse et sur une zone de déliaison délimitée par un contour 107a séparant localement la partie de pied 112 en deux portions tissées 115 et 116. En outre, la déliaison 106 s’étend dans la direction transversale depuis un premier bord latéral 1120 de la partie de pied 112 et sur une distance d e inférieure à la moitié de la largeur l ₁₁₂ de la partie de pied 112 tandis que la déliaison 107 s’étend dans la direction transversale depuis un deuxième bord latéral 1121 de la partie de pied 112 et sur une distance d ? inférieure à la moitié de la largeur ln ₂ de la partie de pied 112. Une zone de liaison 117, c’est-à-dire une zone dans laquelle l’ébauche est tissée 3D dans toute son épaisseur, est ainsi présente dans la partie de pied 112 entre les deux déliaisons 106 et 107.

Un mode de tissage 3D à armure interlock de l'ébauche 100 est montré schématiquement par la figure 2. La figure 2 est une vue partielle agrandie d’un plan en coupe chaîne dans la partie de pied 112 de l'ébauche 100 comportant les déliaisons 106 et 107 (coupe ll-ll sur la figure 1 ). Dans cet exemple, l'ébauche 100 comprend 8 couches de fils de chaîne 101 s'étendant sensiblement dans la direction longitudinale D[_. Sur la figure 2, les 8 couches de fils de chaîne sont liées par des fils de trame T-i à T ₈ dans la zone de liaison 117, les fils de trame s’étendant sensiblement dans la direction transversale DT. AU niveau de la déliaison 106, la portion tissée 113 comprend 4 couches de fils de chaîne 101 liées entre elles par 4 fils de trame T à T ₄ tandis que la portion tissée 114 comprend 4 couches de fils de chaîne liées entre elles par 4 fils de trame T ₅ et T ₈ . De même, au niveau de la déliaison 107, la portion tissée 115 comprend 4 couches de fils de chaîne 101 liées entre elles par 4 fils de trame Ti à T ₄ tandis que la portion tissée 116 comprend 4 couches de fils de chaîne liées entre elles par 4 fils de trame T ₅ et T ₈ .

En d'autres termes, le fait que les fils de trame T-i à T ₄ ne s'étendent pas dans les couches de fils de chaîne des portions tissées 114 et 116 et que les fils de trame T ₅ à T ₈ ne s'étendent pas dans les couches de fils de chaîne des portions tissées 113 et 115 assure les déliaison 106 et 107 qui séparent les portions tissées 113 et 114, d’une part, et les portions tissées 115 et 116, d’autre part.

Une fois le tissage terminé, les fils non tissés présents autour de l’ébauche fibreuse 100 sont découpés pour extraire l’ébauche puis on procède à la mise en forme de la partie de pied l’ébauche. Dans l’exemple décrit ici, la mise en forme de la partie de pied 112 est réalisée en dépliant les portions tissées 113 à 116 dans des directions différentes comme illustré sur la figure 3. D’une manière générale, les portions tissées déliées les unes des autres dans la partie de pied sont déployées dans des directions différentes afin de former un squelette de pied axisymétrique ou quasi- axisymétrique, par exemple mais non limitativement en forme de croix ou d’étoile.

On obtient ainsi une préforme fibreuse 200 comprenant suivant la direction longitudinale DL une partie de préforme de profil aérodynamique 211 et une partie de préforme de pied 212 présentant dans l’exemple décrit ici une forme de croix ou d’étoile avec quatre branches 213 à 216 comme représentée sur la figure 4. La partie de préforme de profil aérodynamique 211 s’étendant suivant la direction transversale DT entre une partie de bord d’attaque 211 a et une partie de bord de fuite 211 b. Le nombre de branches peut varier. La partie de pied de l’ébauche peut par exemple comprendre 4 déliaisons afin d’obtenir une partie de préforme de pied avec six branches. D’une manière générale, les branches de la partie de préforme de pied s’étendent suivant un plan parallèle à la direction transversale DT.

On procède ensuite à la densification de la préforme fibreuse. La densification de la préforme fibreuse destinée à former le renfort fibreux de la pièce à fabriquer consiste à combler la porosité de la préforme, dans tout ou partie du volume de celle-ci, par le matériau constitutif de la matrice. Cette densification est réalisée de façon connue en soi suivant le procédé par voie liquide (CVL). Le procédé par voie liquide consiste à imprégner la préforme par une composition liquide contenant un précurseur du matériau de la matrice. Le précurseur se présente habituellement sous forme d'un polymère, tel qu'une résine époxyde à hautes performances, éventuellement dilué dans un solvant. La préforme est placée dans un moule pouvant être fermé de manière étanche avec un logement ayant la forme de l’aube finale moulée. Ensuite, on referme le moule et on injecte le précurseur liquide de matrice (par exemple une résine) dans tout le logement pour imprégner toute la partie fibreuse de la préforme.

La transformation du précurseur en matrice, à savoir sa polymérisation, est réalisée par traitement thermique, généralement par chauffage du moule, après élimination du solvant éventuel et réticulation du polymère, la préforme étant toujours maintenue dans le moule ayant une forme correspondant à celle de la pièce à réaliser.

Dans le cas de la formation d'une matrice carbone ou céramique, le traitement thermique consiste à pyrolyser le précurseur pour transformer la matrice en une matrice carbone ou céramique selon le précurseur utilisé et les conditions de pyrolyse. A titre d'exemple, des précurseurs liquides de céramique, notamment de SiC, peuvent être des résines de type polycarbosilane (PCS) ou polytitanocarbosilane (PTCS) ou polysilazane (PSZ), tandis que des précurseurs liquides de carbone peuvent être des résines à taux de coke relativement élevé, telles que des résines phénoliques. Plusieurs cycles consécutifs, depuis l'imprégnation jusqu'au traitement thermique, peuvent être réalisés pour parvenir au degré de densification souhaité.

Selon un aspect de l'invention, dans le cas notamment de la formation d’une matrice organique, la densification de la préforme fibreuse peut être réalisée par le procédé bien connu de moulage par transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding").

Conformément au procédé RTM, on place la préforme fibreuse dans un moule présentant la forme extérieure de la pièce à réaliser. Une résine thermodurcissable est injectée dans l'espace interne du moule qui comprend la préforme fibreuse. Un gradient de pression est généralement établi dans cet espace interne entre l'endroit où est injecté la résine et les orifices d'évacuation de cette dernière afin de contrôler et d'optimiser l'imprégnation de la préforme par la résine.

Comme illustré sur la figure 4, l’injection d’une composition liquide précurseur de matrice dans la texture fibreuse ainsi que sa transformation en matrice sont ici réalisées dans un outillage d’injection 300 qui comprend une première coquille 310 comprenant en son centre une première empreinte 311 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l’aube à réaliser et une deuxième coquille 320 comprenant en son centre une deuxième empreinte 321 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l’aube à réaliser.

Selon un premier exemple de réalisation, des éléments d’insertion amovibles 330 à 333 sont placés entre les branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212. Les éléments d’insertion amovibles peuvent être réalisés notamment en résine, en noyau de sels solubles ou en métal.

Une fois l’outillage 300 fermé comme illustré sur la figure 5, les première et deuxième empreintes 311 et 321 respectivement des première et deuxième coquilles 310 et 320 définissent ensemble un volume interne 301 ayant la forme de l’aube à réaliser et dans lequel est placée la préforme fibreuse 200. Un compactage de la préforme fibreuse 200 peut être réalisé avec la fermeture de l’outillage 300 afin d’obtenir un taux de fibres déterminé dans la préforme. Dans ce cas, une pression de compactage est appliquée sur les coquilles 310 et 320 par exemple au moyen d’une presse. Le compactage de la préforme fibreuse peut également être réalisé dans un outillage séparé avant l’introduction de la préforme dans l’outillage d’injection.

L’outillage 300 comprend en outre des moyens permettant de réaliser l’injection d’un précurseur liquide de matrice et la transformation de ce précurseur en matrice. Plus précisément, dans l’exemple décrit ici, la première coquille 310 de l’outillage 300 comprend un port d’injection 313 destiné à permettre l’injection d’une composition liquide précurseur de matrice dans la préforme fibreuse tandis que la deuxième coquille comprend un port d’évacuation 323 destiné à coopérer avec un système de pompage pour la mise sous vide de l’outillage et le tirage d’air lors de l’injection. L’outillage d’injection 300 comprend également une partie inférieure 340 et une partie supérieure 350 entre lesquels les première et deuxième coquilles 310 et 320 sont placées, la partie inférieure 340 et la partie supérieure 350 étant équipées de moyens de chauffage (non représentés sur la figure 5).

Une fois l’outillage 300 fermé, on procède au moulage de l’aube en imprégnant la préforme 200 avec une résine thermodurcissable que l'on polymérise par traitement thermique. On utilise à cet effet le procédé bien connu de moulage par injection ou transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on injecte via le port d’injection 313 de la première coquille 310 une résine 360, par exemple une résine thermodurcissable, dans le volume interne occupé par la préforme 200. Le port 323 de la deuxième coquille 320 est relié à un conduit d'évacuation maintenu sous pression (non représentés sur la figure 5). Cette configuration permet l'établissement d'un gradient de pression entre la partie inférieure de la préforme 200 où la résine est injectée et la partie supérieure de la préforme située à proximité du port 323. De cette manière, la résine 360 injectée sensiblement au niveau de la partie inférieure de la préforme va imprégner progressivement l'ensemble de la préforme en circulant dans celle-ci jusqu'au port d’évacuation 323 par lequel le surplus est évacué. Bien entendu, les première et deuxième coquilles 310 et 320 de l’outillage 300 peuvent comprendre respectivement plusieurs ports d’injection et plusieurs ports d’évacuation.

La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde de classe de température 180 °C (température maximale supportée sans perte de caractéristiques). Les résines adaptées pour les procédés RTM sont bien connues. Elles présentent de préférence une faible viscosité pour faciliter leur injection dans les fibres. Le choix de la classe de température et/ou la nature chimique de la résine est déterminé en fonction des sollicitations thermomécaniques auxquelles doit être soumise la pièce. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM.

Après l'injection et la polymérisation, l’aube est démoulée. Les éléments d’insertions 330 à 333 sont alors retirés de manière à obtenir un pied d’aube comportant une pluralité de branches. Au final, l’aube est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés. Aucun autre usinage n'est nécessaire puisque, la pièce étant moulée, elle respecte les cotes exigées. Les procédés de densification décrits ci-avant permettent de réaliser, à partir de la préforme fibreuse de l’invention, principalement des aubes ou pales d’hélices en matériau composite à matrice organique (CMO), à matrice carbone (C/C) et à matrice céramique (CMC).

Comme illustrée sur la figure 6, on obtient une aube 10 formée d’un renfort fibreux densifié par une matrice qui comporte dans sa partie inférieure un pied 12 formé par la partie de préforme de pied 212 de la préforme fibreuse 200 et une pale 11 formée par la partie de préforme de pale 211 de la préforme fibreuse 200. L’aube 10 comporte un bord d’attaque 11a et un bord de fuite 11 b correspondant respectivement aux parties de bord d’attaque 211 a et de bord de fuite 211 b de la préforme fibreuse 200. Le pied 12 présente ici une forme de croix ou d’étoile avec quatre branches 13 à 16 dans lesquelles s’étendent respectivement les branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212. L’aube 10 comprend ainsi un pied 12 qui présente une forme compacte adaptée pour une intégration dans un système de rotation ou changement de pas d’hélice.

Selon une caractéristique particulière, certaines branches du pied d’aube peuvent présenter une épaisseur et/ou une longueur plus importante que les autres afin de s’adapter aux efforts subis par l’aube.

Selon un autre exemple de réalisation représenté sur la figure 7, des éléments de comblement 217 à 220 sont placés entre les branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212 de la préforme fibreuse 200. Les éléments de comblement 217 à 220 diffèrent des éléments des éléments d’insertion amovibles 330 à 333 décrits précédemment en ce qu’ils sont destinés à être conservés dans l’aube finale. Les éléments de comblement peuvent être constitués d’un matériau fibreux choisi parmi un des matériaux fibreux suivants : tissés tridimensionnels, strates unidirectionnelles et mat de fibres. Les éléments de comblement peuvent être également en matériau métallique.

La préforme fibreuse 200 munie des éléments de comblement 217 à 220 est placée dans un outillage d’injection 400 similaire à l’outillage 300 déjà décrit, c’est-à-dire qui comprend une première coquille 410 comprenant en son centre une première empreinte 411 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l’aube à réaliser et une deuxième coquille 420 comprenant en son centre une deuxième empreinte 421 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l’aube à réaliser.

Une fois l’outillage 400 fermé comme illustré sur la figure 8, on procède au moulage de l’aube en imprégnant la préforme 200 avec une résine thermodurcissable que l'on polymérise par traitement thermique. On utilise à cet effet le procédé bien connu de moulage par injection ou transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on injecte via le port d’injection 413 de la première coquille 410 une résine 460, par exemple une résine thermodurcissable, dans le volume interne occupé par la préforme 400. Le port 423 de la deuxième coquille 420 est relié à un conduit d'évacuation maintenu sous pression (non représentés sur la figure 5). Cette configuration permet l'établissement d'un gradient de pression entre la partie inférieure de la préforme 200 où la résine est injectée et la partie supérieure de la préforme située à proximité du port 423. De cette manière, la résine 460 injectée sensiblement au niveau de la partie inférieure de la préforme va imprégner progressivement l'ensemble de la préforme en circulant dans celle-ci jusqu'au port d’évacuation 423 par lequel le surplus est évacué. Bien entendu, les première et deuxième coquilles 410 et 420 de l’outillage 400 peuvent comprendre respectivement plusieurs ports d’injection et plusieurs ports d’évacuation. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM au moyen des parties supérieure 450 et inférieure 440 de l’outillage 300 qui sont équipées de moyens de chauffage (non représentés sur la figure 7).

Après l'injection et la polymérisation, l’aube est démoulée puis est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés. Aucun autre usinage n'est nécessaire puisque, la pièce étant moulée, elle respecte les cotes exigées.

Comme décrit précédemment, il est possible de réaliser ainsi, à partir de la préforme fibreuse de l’invention, principalement des aubes ou pales d’hélices en matériau composite à matrice organique (CMC), à matrice carbone (C/C) et à matrice céramique (CMC).

Comme illustrée sur la figure 9, on obtient une aube 20 formée d’un renfort fibreux densifié par une matrice qui comporte dans sa partie inférieure un pied 22 formé par la partie de préforme de pied 212 de la préforme fibreuse 200 et une pale 21 formée par la partie de préforme de pale 211 de la préforme fibreuse 200. L’aube 20 comporte un bord d’attaque 21a et un bord de fuite 21 b correspondant respectivement aux parties de bord d’attaque 211 a et de bord de fuite 211 b de la préforme fibreuse 200. Le pied 22 présente une forme de bulbe et comprend ici un squelette à quatre branches 23 à 26 dans lesquelles s’étendent respectivement les branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212 avec les éléments de comblement 217 à 220 présents entre les branches 23 à 26. Dans le cas où les éléments de comblement sont constitués d’un matériau fibreux, les éléments de comblement sont également infiltrés par la résine injectée dans l’outillage et solidarisés aux branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212 par codensification. Dans le cas où les éléments de comblement sont constitués d’un matériau métallique, les éléments de comblement sont collés aux branches 23 à 26 lors de la polymérisation de la résine injectée dans l’outillage ou après la polymérisation. Une colle peut être en outre déposée sur la surface de contact des éléments de comblement 217 à 220 avec les branches 213 à 216 de la partie de préforme de pied 212. L’aube 20 comprend ainsi un pied 22 qui présente une forme compacte axisymétrique adaptée pour une intégration dans un système de rotation ou changement de pas d’hélice.

Le procédé de fabrication selon la présente invention peut notamment être utilisé pour réaliser des aubes de turbomachine présentant une géométrie plus complexe que les aubes représentées sur les figures 6 et 9.