TITRE :

MOTEUR DE TURBOMACHINE A SOUFFLANTE NON CARENEE

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne le domaine des turbomachines, et notamment les redresseurs de flux ou aubages non tournants de compresseurs ou de turbine de turbomachine.

Plus particulièrement, l’ invention concerne les aubes fixes de redresseur, notamment de sortie, dits ou « outlet guide vanes », d’ acronyme OGV en termes anglo-saxons.

Etat de la technique antérieure

Classiquement, on connait les turbomachines d’ aéronef, du type turboréacteur à double flux et à double corps.

Le flux d’ air principal est divisé en flux d’ air primaire et en flux d’ air secondaire par un organe de séparation ou bec ou nez séparateur d’ air situé en aval de la soufflante. Le flux d’ air primaire circule dans la veine primaire en pénétrant dans le compresseur basse pression au niveau d’ aubes directrices d’ entrée ou « inlet guide vanes », d’ acronyme IGV en termes anglo-saxons. Le flux d’ air secondaire est dévié par le bec séparateur dans la veine secondaire en direction des aubes directrices de sortie ou « outlet guide vanes », d’ acronyme OGV en termes anglo-saxons, puis vers la sortir de la turbomachine. Le bec séparateur est disposé en amont des aubes OGV, sur l’ extrémité amont de la plateforme interne de l’ aubage OGV.

Dans le cas où le compresseur basse pression est assimilable à une soufflante, le flux principal est divisé en aval dudit compresseur basse pression et le flux d’ air primaire circule dans la veine primaire en pénétrant dans le compresseur haute pression.

La séparation du flux d’ air principal par le bec de séparation crée une perturbation des flux qui sont ensuite redressés par les aubes respectivement des aubes directrices d’ entrée ou de sortie.

On connait les turbomachines à soufflantes carénées et les turbomachines à soufflantes non carénées dite « unducted fan » ou « open rotor » en termes anglo-saxons, dans lesquelles la soufflante n’ est pas enveloppée d’un carénage extérieur aérodynamique.

Typiquement, les aubes fixes de redresseur comprennent chacune une pale et deux plateformes, respectivement interne et externe, rapportées sur ladite pale. La plateforme externe est ensuite fixée sur une structure fixe externe, telle qu’une virole de carter intermédiaire et la plateforme interne est fixée sur une structure fixe interne, telle qu’un moyeu de la turbomachine. Chacune des plateformes s’ étend tangentiellement symétriquement de part et d’ autre de la pale.

Dans le cas d’une turbomachine à soufflantes non carénées, seule une des plateformes est fixée sur la structure fixe externe.

Il est connu d’utiliser des attaches radiales sous la forme d’ une pluralité de brides radiales pour fixer chacune des portions tangentielles des plateformes sur une des structures fixes de la turbomachine. Toutefois, l’utilisation de brides radiales nécessite une surface de fixation importante au niveau de la plateforme des aubes fixes. En effet, afin d’ avoir un moment quadratique satisfaisant et ainsi une meilleure reprise des efforts exercés sur l’ aube, il est nécessaire que les zones de fixation de l’ aube fixe sur la structure fixe soient éloignées de la pale de l’ aube, dans une direction perpendiculaire à ladite pale.

Il est également connu d’utiliser une attache tangentielle pour fixer l’ extrémité interne d’une aube fixe de redresseur dépourvue de plateforme. Dans ce cas, le stator comprend une pièce de fixation comprenant deux saillies radiales entre lesquelles s’ étend l’ extrémité interne d’une aube fixe. Toutefois, bien que l’ encombrement tangentiel soit ici limité, l’encombrement radial d’une telle solution est particulièrement important, ce qui pénalise son intégration dans la turbomachine.

Dans les turbomachines récentes, les pièces aubagées de grandes dimensions sont généralement réalisées en matériaux composites à matrice organique permettant de réduire le poids des aubes tout en conservant des propriétés mécaniques équivalentes.

Il est connu de réaliser les pièces aubagées par tissage tridimensionnel d’une préforme unique densifiée.

La fixation des aubes fixes en matériaux composites sur des pièces métalliques du stator est réalisée par les systèmes d’ attaches classiques, par deux brides radiales ou par une bride tangentielle.

Ainsi, il existe un besoin d’ améliorer la fixation des aubes fixes en matériaux composites sur des pièces métalliques du stator en limitant à la fois l’ encombrement radial et l’ encombrement tangentiel.

Exposé de l’invention

La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients précités.

L’ objectif de l’ invention est donc de réduire l’ encombrement tangentiel d’une zone de fixation d’une aube fixe de redresseur en matériaux composites.

L’invention a donc pour objet une aube fixe en matériaux composites destinée à être fixée sur au moins une structure fixe interne d’une turbomachine. Ladite aube fixe comprend une pale aérodynamique s’ étendant radialement vers l’ extérieur selon un axe radial, une extrémité radiale externe ou tête d’ aube et une extrémité radiale interne ou pied d’ aube.

L’ aube fixe comprend une plateforme interne configurée pour se fixer sur la structure fixe interne et raccordée à l’ extrémité radiale interne par un coude ou cornière de raccordement interne et s’ étendant à partir de ladite extrémité radiale interne selon une seule première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial de la pale aérodynamique.

Par exemple, la première direction tangentielle est perpendiculaire à l’ axe radial de la pale aérodynamique.

En d’ autres termes, la plateforme interne ne s’ étend latéralement par rapport à la pale que d’un côté de ladite pale et ne s’ étend pas au- delà la pale de l’ autre côté de ladite pale.

Les termes « interne » et « externe » sont définis par rapport à une direction radiale à l’ axe de rotation de la turbomachine, l’ intérieur étant plus proche de l’ axe de rotation que l’extérieur.

Par « coude » ou « cornière », on entend une partie courbée de jonction entre la plateforme interne ou externe correspondante et l’ extrémité radiale interne ou externe correspondante.

Avantageusement, la pale aérodynamique et la plateforme interne sont réalisées en une seule pièce monobloc. La plateforme interne comprend, par exemple, au moins un orifice ou perçage de réception d’un système de fixation radiale, par exemple un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet pour la fixation sur la structure fixe interne.

Selon un mode de réalisation, l’ aube fixe comprend un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort disposé radialement entre la plateforme interne et la structure fixe interne.

Selon un mode de réalisation, l’ épaisseur du coude de raccordement interne et/ou de la plateforme interne est plus importante que l’ épaisseur de la pale.

En variante, l’ épaisseur du coude de raccordement interne et/ou de la plateforme interne est moins importante que l’ épaisseur de la pale.

Selon un mode de réalisation, la plateforme interne intègre un renfort tissé dans une armure différente de l’ armure de la pale, notamment plus raide.

Selon un autre mode de réalisation, l’ aube comprend une plateforme externe configurée pour se fixer sur une structure fixe externe entourant radialement la structure fixe interne et raccordée à l’ extrémité radiale externe par un coude ou cornière de raccordement externe.

Selon un mode de réalisation, la plateforme externe s’ étend à partir de l’ extrémité radiale externe selon une seule deuxième direction tangentielle, sécante à l’ axe radial de la pale aérodynamique, distincte de la première direction tangentielle.

Par exemple, la deuxième direction tangentielle est perpendiculaire à l’ axe radial de la pale aérodynamique.

Par exemple, la plateforme interne et la plateforme externe s’étendent dans deux directions tangentielles sensiblement opposées.

Selon un autre mode de réalisation, la plateforme externe s’ étend à partir de l’ extrémité radiale externe seulement selon la première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial de la pale aérodynamique.

Par exemple, la première direction tangentielle est perpendiculaire à l’ axe radial de la pale aérodynamique.

En d’ autres termes, la plateforme interne et la plateforme externe s’ étendent dans une même première direction tangentielle.

Avantageusement, la pale aérodynamique, la plateforme interne et la plateforme externe sont réalisées en une seule pièce monobloc.

Par exemple, la plateforme externe comprend un orifice ou perçage de réception d’un système de fixation radiale pour la fixation sur la structure fixe externe, tel que par exemple un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet pour la fixation sur la structure fixe externe.

Par exemple, l’ aube comprend un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort disposé radialement entre la plateforme externe et la structure fixe externe.

Par exemple, l’ épaisseur du coude de raccordement externe et/ou de la plateforme externe est plus importante que l’épaisseur de la pale.

En variante, l’ épaisseur du coude de raccordement interne et/ou de la plateforme interne est moins importante que l’ épaisseur de la pale.

Par exemple, la plateforme externe comprend un renfort tissé dans une armure différente de l’ armure de la pale, notamment plus raide.

Selon un autre aspect, l’ invention concerne un moteur de turbomachine à soufflante non carénée comprenant une pluralité d’ aubes telles que décrites précédemment.

Selon un autre aspect, l’ invention concerne un moteur de turbomachine à soufflante carénée comprenant une structure fixe interne et une structure fixe externe coaxiales et une pluralité d’ aubes telles que décrites précédemment.

Brève description des dessins

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :

[Fig 1 ] illustre schématiquement une aube fixe en matériaux composites selon un mode de réalisation de l’ invention, vue selon la direction axiale, correspondant à la direction de circulation des fluides dans la turbomachine, fixée sur une structure fixe interne d’une turbomachine à soufflante non carénée ; [Fig 2] illustre schématiquement une aube fixe en matériaux composites selon un autre mode de réalisation de l’ invention, vue selon a direction axiale, fixée sur une structure fixe interne et une structure fixe externe d’une turbomachine à soufflante carénée ; et

[Fig 3] illustre schématiquement une aube fixe en matériaux composites selon un autre mode de réalisation de l’ invention, vue selon la direction axiale, fixée sur une structure fixe interne et une structure fixe externe d’une turbomachine à soufflante carénée.

Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’ air dans la turbomachine. Les termes « interne » et « externe » sont définis par rapport à une direction radiale à l’ axe de rotation Y-Y de la turbomachine, l’ intérieur étant plus proche de l’ axe de rotation Y-Y que l’ extérieur.

Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation

Sur la figure 1 est représentée très schématiquement une vue d’une aube fixe 10 de redresseur réalisée en matériaux composites fixée sur une structure fixe interne 20, par exemple une pièce métallique d’un moyeu d’une turbomachine (non représentée) à soufflante non carénée, et notamment un turboréacteur d’ aéronef. La turbomachine ne sera pas détaillée dans la suite de la description.

L’ aube fixe 10 comprend une pale aérodynamique 12 s’ étendant radialement vers l’ extérieur selon un axe radial X-X, une extrémité radiale externe ou tête d’ aube 14 et une extrémité radiale interne 16 ou pied d’ aube.

L’ aube fixe 10 comprend en outre une plateforme interne 18 raccordée au pied d’ aube 16 par un coude ou cornière de raccordement interne 16a.

Tel qu’ illustré sur la figure 1 , la plateforme interne 18 s’ étend ici tangentiellement à partir du pied d’ aube 16 selon une seule première direction tangentielle, ici perpendiculaire à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12. En d’ autres termes, la plateforme interne 18 ne s’ étend que d’un côté de ladite pale.

De manière générale, la plateforme interne 18 s’ étend tangentiellement à partir du pied d’ aube 16 selon une seule première direction tangentielle sécante à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12.

L’ aube illustrée sur la figure 1 présente une forme générale en L.

La pale aérodynamique 12 et la plateforme interne 18 sont réalisées en une seule pièce monobloc.

La plateforme interne 18 comprend un perçage 18a de réception d’un système de fixation radiale 30, ici un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de système de fixation, par exemple un rivet.

On pourrait également prévoir d’ insérer un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort disposé radialement entre la plateforme interne 18 et la pièce métallique 20.

L’ aube fixe 10 est, par exemple, réalisée par tissage tridimensionnel d’une préforme unique densifiée.

On pourrait prévoir une épaisseur du coude de raccordement interne 16a au niveau de son rayon de courbure R plus importante que l’ épaisseur de la pale 12.

On pourrait également prévoir une épaisseur de la plateforme interne 18 plus importante que l’ épaisseur de la pale 12.

On pourrait également prévoir que la plateforme interne 18 et éventuellement la zone de raccordement 16a à la pale 12 comprennent un renfort textile (non représenté) tissé dans une armure différente de l’ armure de la pale, notamment plus raide.

Le mode de réalisation illustré sur la figure 2, dans lequel les mêmes éléments ont les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur la figure 1 uniquement par le fait que l’ aube fixe 10 en matériaux composites est fixée sur une structure fixe interne 20 et sur une structure fixe externe 22 coaxiales d’une turbomachine (non représentée) à soufflante caréné. La turbomachine ne sera pas détaillée dans la suite de la description.

Tel qu’ illustré sur la figure 2, l’ aube fixe 10 comprend une pale aérodynamique 12 s’ étendant radialement vers l’ extérieur selon l’ axe radial X-X, une extrémité radiale externe ou tête d’ aube 14 et une extrémité radiale interne 16 ou pied d’ aube. L’ aube fixe 10 comprend en outre une plateforme interne 18 raccordée au pied d’ aube 16 par un coude ou cornière de raccordement interne 16a et une plateforme externe 19 raccordée à la tête d’ aube 14 par un coude ou cornière de raccordement externe 14a.

Tel qu’ illustré sur la figure 2, la plateforme interne 18 s’ étend à partir du pied d’ aube 16 selon une seule première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12 et la plateforme externe 19 s’ étend à partir de la tête d’ aube 14 selon une seule deuxième direction tangentielle, sécante à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12. La première direction tangentielle est ici distincte de la deuxième direction tangentielle.

Les première et deuxième directions tangentielles sont, par exemple, perpendiculaires audit axe radial X-X

En d’ autres termes, la plateforme interne 18 ne s’ étend que d’un côté de ladite pale dans la première direction tangentielle et la plateforme externe 19 ne s’ étend d’un autre côté de ladite pale dans la deuxième direction tangentielle.

Tel qu’ illustré sur la figure 2, la plateforme interne 18 et la plateforme externe 19 s’étendent dans deux directions tangentielles sensiblement opposées.

L’ aube illustrée sur la figure 2 présente une forme en Z.

La pale aérodynamique 12, la plateforme interne 18 et la plateforme externe 19 sont réalisées en une seule pièce monobloc.

La plateforme interne 18 comprend un perçage 18a de réception d’un système de fixation radiale 30, ici un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet.

On pourrait également prévoir d’ insérer un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort entre la plateforme interne 18 et la structure fixe externe 22.

La plateforme externe comprend un perçage 19a de réception d’un système de fixation radiale 32, ici un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet.

On pourrait également prévoir d’ insérer un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort entre la plateforme externe 19 et la structure fixe externe 22.

L’ aube fixe 10 est, par exemple, réalisée par tissage tridimensionnel d’une préforme unique densifiée.

On pourrait prévoir une épaisseur du coude de raccordement interne 16a au niveau de son rayon de courbure R I plus importante que l’ épaisseur de la pale 12, ainsi qu’une épaisseur du coude de raccordement externe 14a au niveau de son rayon de courbure R2 plus importante que l’ épaisseur de la pale 12.

On pourrait également prévoir une épaisseur de la plateforme interne 18 et/ou de la plateforme externe 19 plus importante que l’ épaisseur de la pale 12.

On pourrait également prévoir que la plateforme interne 18 et/ou la plateforme externe 19, et éventuellement leurs zones de raccordement 16a et 14a respectives à la pale 12, comprennent un renfort textile (non représenté) tissé dans une armure différente de l’ armure de la pale, notamment plus raide.

Le mode de réalisation illustré sur la figure 3, dans lequel les mêmes éléments ont les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur la figure 2 uniquement par le fait que la plateforme interne 18 et la plateforme externe 19 s’ étendent dans une même direction tangentielle sécante à l’ axe radial X-X de la pale 12, par exemple perpendiculaire audit axe radial.

Tel qu’ illustré sur la figure 3, l’ aube fixe 10 comprend une pale aérodynamique 12 s’ étendant radialement vers l’ extérieur selon l’ axe radial X-X, une extrémité radiale externe ou tête d’ aube 14 et une extrémité radiale interne 16 ou pied d’ aube.

L’ aube fixe 10 comprend en outre une plateforme interne 18 raccordée au pied d’ aube 16 par un coude ou cornière de raccordement interne 16a et une plateforme externe 19 raccordée à la tête d’ aube 14 par un coude ou cornière de raccordement externe 14a.

Tel qu’ illustré sur la figure 2, la plateforme interne 18 s’ étend à partir du pied d’ aube 16 selon une seule première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12 et la plateforme externe 19 s’ étend à partir de la tête d’ aube 14 selon la seule première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial X-X de la pale aérodynamique 12.

En d’ autres termes, la plateforme interne 18 ne s’ étend que d’un côté de ladite pale et la plateforme externe 19 ne s’ étend du même côté de ladite pale

Tel qu’ illustré sur la figure 3 , la plateforme interne 18 et la plateforme externe 19 s’étendent dans une même première direction tangentielle, sécante à l’ axe radial X-X, par exemple perpendiculaire.

L’ aube illustrée sur la figure 3 présente une forme en C.

La pale aérodynamique 12, la plateforme interne 18 et la plateforme externe 19 sont réalisées en une seule pièce monobloc.

La plateforme interne 18 comprend un perçage 18a de réception d’un système de fixation radiale 30, ici un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet.

On pourrait également prévoir d’ insérer un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort entre la plateforme interne 18 et la structure fixe externe 22.

La plateforme externe comprend un perçage 19a de réception d’un système de fixation radiale 32, ici un boulon. En variante, on pourrait prévoir un autre type de visserie de fixation, par exemple un rivet.

On pourrait également prévoir d’ insérer un organe de renfort, tel qu’une plaque de renfort entre la plateforme externe 19 et la structure fixe externe 22.

L’ aube fixe 10 est, par exemple, réalisée par tissage tridimensionnel d’une préforme unique densifiée.

On pourrait prévoir une épaisseur du coude de raccordement interne 16a au niveau de son rayon de courbure RI plus importante que l’ épaisseur de la pale 12, ainsi qu’une épaisseur du coude de raccordement externe 14a au niveau de son rayon de courbure R2 plus importante que l’ épaisseur de la pale 12.

On pourrait également prévoir une épaisseur de la plateforme interne 18 et/ou de la plateforme externe 19 plus importante que l’ épaisseur de la pale 12. On pourrait également prévoir que la plateforme interne 18 et/ou la plateforme externe 19 comprenne un renfort textile (non représenté) tissé dans une armure différente de l’ armure de la pale, notamment plus raide. Grace à l’ invention, l’ encombrement tangentiel de la zone de fixation de l’ aube fixe sur les structures fixes de la turbomachine est considérablement réduit. Par ailleurs, le procédé de fabrication de l’ aube fixe en matériaux composites est également simplifié par la suppression d’une des plateformes latérales et ainsi de la simplification de l’ armure de tissage dans la zone de fixation.

Des avantages sont également notables au moment de la préparation de la préforme tissée et de sa mise en forme dans le moule d’ injection.