FR3133374A1 - Dispositif de dégivrage d’aube - Google Patents

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Abstract

La présente divulgation concerne une pièce d’aéronef comprenant :une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux noyé dans une matrice ;un élément de chauffage (9) configuré pour chauffer la pièce, l’élément de chauffage (9) étant noyé dans la matrice de la structure en matériau composite. Figure pour l’abrégé : Fig. 6

Description

Dispositif de dégivrage d’aube DOMAINE DE L'INVENTION
La présente demande concerne le domaine de l’aéronautique. Plus précisément, la présente demande concerne le dégivrage de pièces d’un aéronef, typiquement de pièces en matériau composite, et plus particulièrement d’aubes de moteur d’aéronef.
 ETAT DE LA TECHNIQUE
Certaines pièces d’un aéronef, telles qu’une aube du moteur, sont exposées à un flux d’air froid lors du fonctionnement de l’aéronef. Une telle exposition est susceptible d’entraîner la formation, puis l’accrétion, de glace au niveau d’une surface de ces pièces qui est exposée au flux d’air froid, ce qui peut mettre en péril le fonctionnement de l’aéronef.
Un but de l’invention est d’empêcher la formation et/ou l’accrétion de glace au niveau d’une surface d’une pièce d’aéronef de manière simple, peu coûteuse et facilement industrialisable.
Il est à cet effet proposé, selon un aspect de la divulgation, une pièce d’aéronef comprenant :
une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux noyé dans une matrice ;
au moins un élément de chauffage configuré pour chauffer la pièce, l’élément de chauffage étant noyé dans la matrice de la structure en matériau composite.
Avantageusement, mais facultativement, la pièce selon la divulgation peut comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- l’élément de chauffage est distinct du renfort fibreux ;
- l’élément de chauffage comprend un support perméable à la matrice et un organe chauffant configuré pour chauffer la pièce ;
- l’organe chauffant comprend une portion électriquement conductrice, le support étant configuré pour isoler électriquement la portion électriquement conductrice du renfort fibreux ;
- elle comprend en outre un élément de connexion électrique configuré pour relier électriquement la portion électriquement conductrice à une source d’alimentation électrique ; et une gaine électriquement isolante recevant l’élément de connexion électrique de sorte à isoler électriquement l’élément de connexion électrique du renfort fibreux ;
- le support comprend une première couche et une deuxième couche, l’organe chauffant étant positionné entre la première couche et la deuxième couche ;
- au moins une de la première couche et de la deuxième couche comprend une portion tissée et/ou une portion tricotée ;
- au moins une de la première couche et de la deuxième couche comprend un tissu en maille jetée ;
- elle comprend une pluralité d’éléments de chauffage répartis avec une densité différente selon leur position au sein de la pièce ; et
- la pièce est une aube pour moteur d’aéronef, l’aube comprenant de préférence une pluralité d’éléments de chauffage répartis avec une densité différente selon leur position au sein de l’aube, avec une densité supérieure au niveau du pied de l’aube qu’au niveau de la tête de l’aube.
Selon un autre aspect de la divulgation, il est proposé une soufflante comprenant un moyeu et une pluralité d’aubes telles que précédemment décrites s’étendant radialement à partir du moyeu.
Selon un autre aspect de la divulgation, il est proposé un procédé de fabrication d’une pièce telle que précédemment décrite, comprenant les étapes de :
réalisation du renfort fibreux ;
fixation de l’élément de chauffage sur le renfort fibreux ; puis
solidification de la matrice.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape d’imprégnation de l’élément de chauffage par la matrice. Le cas échéant, la fixation de l’élément de chauffage sur le renfort fibreux peut être mis en œuvre avant ou après l’étape d’imprégnation de l’élément de chauffage par la matrice. En outre, l’étape d’imprégnation de l’élément de chauffage par la matrice peut être mise en œuvre en même temps qu’une étape d’imprégnation du renfort fibreux par la matrice ou, alternativement, avant ou après l’étape d’imprégnation du renfort fibreux par la matrice.
 DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la divulgation ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La est une vue en coupe schématique d’un ensemble propulsif pour aéronef.
La est une vue en coupe schématique d’un autre ensemble propulsif pour aéronef.
La illustre divers composants d’une aube pour moteur d’aéronef.
La illustre une partie d’une aube selon un mode de réalisation.
La est une vue en coupe de la .
La illustre une aube selon un mode de réalisation.
La est un organigramme présentant un mode de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’une aube.
Sur l’ensemble desfigures, les éléments similaires portent des références identiques.
 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Ensemble propulsif
La illustre un ensemble propulsif1présentant un axe longitudinalX-X, et comprenant un moteur2(ou turbomachine) et une nacelle3entourant le moteur2.
L’ensemble propulsif1est destiné à être monté sur un aéronef (non représenté), tel qu’un avion ou un hélicoptère, par exemple sous l’aile de l’aéronef, sur l’aile ou encore à l’arrière du fuselage de l’aéronef. A cet égard, l’ensemble propulsif1peut comprendre un mât (non représenté) destiné à relier l’ensemble propulsif1à une partie de l’aéronef.
Le moteur2illustré sur la est un turboréacteur à double corps, double flux et entraînement direct. Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque le moteur2peut comporter un nombre différent de corps et/ou de flux, et/ou être un autre type de turboréacteur, tel qu’un turboréacteur à réducteur ou un turbopropulseur.
Sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement d’air à travers l’ensemble propulsif1en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinalX-Xet une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe longitudinalX-Xet coupant l’axe longitudinalX-X. Par ailleurs, un plan axial est un plan contenant l'axe longitudinalX-Xet un plan radial est un plan perpendiculaire à l’axe longitudinalX-X. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe longitudinalX-X. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence : elle est orthogonale à l’axe longitudinalX-Xmais ne passe pas par l’axe longitudinalX-X. Enfin, les adjectifs « intérieur » (ou « interne ») et « extérieur » (ou « externe ») sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe longitudinalX-Xque la partie extérieure du même élément.
Comme visible sur la , le moteur2comprend, de l’amont vers l’aval, une soufflante20, une section de compression22comprenant un compresseur basse pression220et un compresseur haute pression222, une chambre de combustion24et une section de détente26comprenant une turbine haute pression262et une turbine basse pression260. La soufflante20, la partie rotor du compresseur basse pression220, et la partir rotor de la turbine basse pression260sont reliées entre elles par un arbre basse pression280s’étendant le long de l’axe longitudinalX-X, la soufflante20, le compresseur basse pression220et la turbine basse pression260formant alors un corps basse pression. La partie rotor du compresseur haute pression222et la partie rotor de la turbine haute pression262sont reliées entre elles par un arbre haute pression282s’étendant le long de l’axe longitudinalX-X, le compresseur haute pression222et la turbine haute pression262formant alors un corps haute pression. Comme visible sur la , la section de compression22, la chambre de combustion24et la section de détente26sont entourés par un carter moteur23, tandis que la soufflante20est entourée par un carter de soufflante25. Le carter moteur23et le carter de soufflante25sont reliés entre eux par des bras structuraux27profilés formant redresseurs (ou OGV pour« Outlet Guide Vanes »dans la terminologie anglo-saxonne) répartis de manière circonférentielle tout autour de l’axe longitudinalX-X. L’axe longitudinalX-Xforme un axe de rotation pour la soufflante20, la partir rotor de la section de compression22et la partie rotor de la section de détente26, lesquelles sont susceptibles d’être entraînées en rotation autour de l’axe longitudinalX-Xpar rapport au carter moteur23et au carter de soufflante25.
La nacelle3s’étend radialement à l’extérieur du moteur2, tout autour de l’axe longitudinalX-X, de sorte à entourer à la fois le carter de soufflante25et le carter moteur23, et à définir, avec une partie aval du carter moteur23, une partie aval d’une veine secondaire B, la partie amont de la veine secondaire B étant définie par le carter de soufflante25et une partie amont du carter moteur23. La partie amont de la nacelle3définit en outre une entrée d’air29par laquelle la soufflante20aspire le flux d’air circulant à travers l’ensemble propulsif1.
En fonctionnement, la soufflante20aspire un flux d’air dont une portion, circulant au sein d’une veine primaire A, est, successivement, comprimée au sein de la section de compression22, enflammée au sein de la chambre de combustion24et détendue au sein de la section de détente26avant d’être éjectée hors du moteur2. La veine primaire A traverse le carter moteur23de part en part. Une autre portion du flux d’air circule au sein de la veine secondaire B qui prend une fourme annulaire allongée entourant le carter moteur23, l’air aspiré par la soufflante20étant redressé par les redresseurs27puis éjecté hors de l’ensemble propulsif1. De cette manière, l’ensemble propulsif1génère une poussée. Cette poussée peut, par exemple, être mise au profit de l’aéronef sur lequel l’ensemble propulsif1est rapporté et fixé.
La illustre un autre ensemble propulsif1, présentant également un axe longitudinalX-X, et comprenant aussi un moteur2, ainsi qu’une nacelle3.
Contrairement au moteur2de l’ensemble propulsif1illustré sur la , le moteur2de l’ensemble propulsif1illustré sur la ne comprend pas de soufflante20carénée, mais une soufflante20(ou hélice) non-carénée. La nacelle3est, quant à elle, destinée à être fixée à l’aéronef, de la même manière que pour l’ensemble propulsif1illustré sur la , et définit également une entrée d’air29. L’ensemble propulsif1illustré sur la est du type« Open-Rotor », plus particulièrement dans une configuration appelée« pusher », c’est-à-dire dans laquelle la soufflante20non-carénée est positionnée à l’aval du moteur2et à l’aval de l’entrée d’air29. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisqu’un ensemble propulsif1de type« Open-Rotor »peut également se trouver dans une configuration appelée« puller », dans laquelle la soufflante20est positionnée en amont du moteur2, l’entrée d’air29étant positionnée en amont de la soufflante20, entre les deux étages rotors200,202de soufflante20, ou en aval de la soufflante20.
Sur la , la soufflante20comprend deux étages rotors200,202contrarotatifs, c’est-à-dire que, en fonctionnement, les étages rotors200,202sont entraînés en rotation autour de l’axe longitudinalX-Xen sens opposés. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisque la soufflante20peut également comprendre un étage rotor, entraînée en rotation autour de l’axe longitudinal, et un étage stator, fixe en rotation, l’étage stator étant positionné en aval de l’étage rotor, et se comporte comme un redresseur afin de redresser le flux d’air aspiré par l’étage rotor. De manière générale, les étages rotors200,202d’un open-rotor tournent moins vite qu’une soufflante20caréné. En outre, la longueur des pales d’aubes2000de soufflante20est plus importante pour un ensemble propulsif1tel qu’illustré sur la que pour un ensemble propulsif1tel qu’illustré sur la . Les aubes2000de soufflante20d’un ensemble propulsif1tel qu’illustré sur la sont donc particulièrement sensibles au phénomène d’accrétion de glace. En outre contrairement à une soufflante20carénée, toute la surface des aubes2000des étages rotors200,202de la soufflante20d’un open-rotor peut être le lieu de givrage.
Comme visible sur la , le moteur2comprend, de l’amont vers l’aval, une section de compression22, une chambre de combustion24et une section de détente26comprenant une turbine haute pression262et une turbine basse pression260. La partie rotor de la turbine haute pression262est reliée à au moins une portion de la partie rotor de la section de compression22par un arbre haute pression282s’étendant le long de l’axe longitudinalX-X. La turbine basse pression260comprend deux rotors, chacun solidaire en rotation avec les étages rotors200,202de la soufflante20. Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque, lorsque la soufflante20comprend un étage rotor et un étage stator, une partie rotor de la turbine basse pression260est reliée à l’étage rotor de la soufflante20, tandis qu’une partie stator de la turbine basse pression260est reliée à l’étage stator de la soufflante20. La section de compression22, la chambre de combustion24et la section de détente26sont entourés par la nacelle3.
En fonctionnement, chacune de la soufflante20et de la section de compression22aspire un flux d’air. L’air A aspiré par la section de compression22est, successivement, comprimé au sein de la section de compression22, enflammée au sein de la chambre de combustion24et détendue au sein de la section de détente26avant d’être éjectée hors du moteur2. L’air B aspiré par la soufflante20circule autour de la nacelle3avant d’être éjecté en aval de l’ensemble propulsif1. De cette manière, l’ensemble propulsif1génère une poussée. Cette poussée peut, par exemple, être mise au profit de l’aéronef sur lequel l’ensemble propulsif1est rapporté et fixé.
Le moteur2de chacun des ensembles propulsifs illustré sur la et sur la comprend au moins un rotor, typiquement la soufflante20, et un stator, typiquement le redresseur27, qui comprennent chacun un moyeu2001,2701, centré sur l’axe longitudinalX-X, et duquel s’étend radialement une pluralité d’aubes2000,2700.
Aube pour moteur
Comme visible sur la , au moins une parmi les aubes2000,2700du moteur2, typiquement toutes les aubes2000,2700de la soufflante20et du redresseur27, comprend une pale4et un pied5, le pied5permettant de fixer l’aube2000,2700au moyeu2001,2701. L’aube2000,2700, et plus particulièrement la pale4, peut comprendre une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux noyé dans une matrice. Ceci permet en effet d’optimiser la masse de l’ensemble propulsif1et améliore sa performance.
Le renfort fibreux peut être formé à partir d’une préforme fibreuse (ou textile) en une seule pièce, obtenue par tissage tridimensionnel ou multicouche, avec épaisseur évolutive. Il peut comprendre des torons de chaîne et de trame. Le tissage tridimensionnel indique généralement que les torons de chaîne suivent des trajets sinueux afin de lier entre eux des torons de trame appartenant à des couches de torons de trame différentes exception faite de déliaisons, étant noté qu'un tissage tridimensionnel, notamment à armure interlock, peut inclure des tissages 2D en surface. Différentes armures de tissage tridimensionnel peuvent être utilisées, telles que des armures interlock, multi-satin ou multi-voile. Le renfort fibreux peut ainsi comprendre des arrangements fibreux tissés (bidimensionnels ou tridimensionnels), tressés, tricotés ou stratifiés. Les fibres du renfort fibreux peuvent comprendre l’un des matériaux suivants : carbone, verre, basalte, aramide, polypropylène et/ou céramique.
La matrice comprend typiquement une matière organique (thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère) ou une matrice en carbone. Par exemple, la matrice comprend une matière plastique, typiquement un polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide.
La pale4présente, au moins sur une portion, un profil aérodynamique propre à être placé dans un flux lorsque l’ensemble propulsif1est en fonctionnement, afin de générer une portance. Le profil aérodynamique comprend un intrados40, un extrados42, un bord d’attaque44et un bord de fuite46. Le bord d’attaque44est configuré pour s’étendre en regard de l'écoulement d’air au sein de l’ensemble propulsif1, et correspond à la partie antérieure d'un profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'intrados40et en un écoulement extrados42. Le bord de fuite46, quant à lui, correspond à la partie postérieure du profil aérodynamique, où se rejoignent les écoulements intrados40et extrados42. L’intrados40voire l’extrados42de la pale4peut être recouvert d’un film polyuréthane pour la protection contre l’érosion.
Dans un mode de réalisation (non représenté) la pale peut comprendre deux peaux, qui sont raccordées l’une à l’autre et s’étendent globalement l’une en face de l’autre. Les peaux sont conformées de sorte à définir ensemble le profil aérodynamique. Les peaux sont réalisées dans un matériau composite comprenant le renfort fibreux densifié par une matrice. Elles sont donc monolithiques et sont réalisées d’une seule pièce selon un mode de réalisation non limitatif. En variante, il est possible de considérer un renfort fibreux pour l’intrados et un autre pour l’extrados.
Dans un mode de réalisation illustré sur la , l’aube2000,2700comprend en outre un longeron6, une pièce de remplissage7et un bouclier8.
Le longeron6peut comprendre, comme illustré sur la , une partie de pied d’aube5qui s’étend à l’extérieur de la pale4et une partie de pale qui est disposée à l’intérieur de la pale4de sorte à en former une âme. La partie de pied d’aube5est configurée pour être insérées dans le moyeu2001,2701. Le longeron6peut être réalisé en métal et en une seule pièce, dans laquelle la partie de pied d’aube5et la partie de pale sont monolithiques. Le matériau métallique du longeron6peut comprendre l’un au moins des matériaux suivants : acier, titane, alliage de titane (en particulier du TA6V, comprenant du titane, de l’aluminium, du vanadium et des traces de carbone, de fer, d’oxygène et d’azote), superalliage à base de nickel tel que de l’Inconel, alliage d’aluminium. En variante, le longeron6peut comprendre un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. De manière analogue à la structure en matériau composite de la pale4, la matrice du longeron6comprend typiquement une matière organique (thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère) ou une matrice en carbone. Par exemple, la matrice comprend une matière plastique, typiquement un polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide. Les fibres du renfort fibreux du longeron6comprennent au moins l’un des matériaux suivants : carbone, verre, basalte, aramide, polypropylène et/ou céramique. Le renfort fibreux du longeron6peut comprendre des arrangements fibreux tissés (bidimensionnels ou tridimensionnels), tressés, tricotés ou stratifiés. La matrice du longeron6et la matrice de la structure en matériau composite de l’aube2000,2700peuvent le cas échéant être identiques. Les fibres du renfort fibreux du longeron6peuvent être réalisées dans un matériau identique ou différent des fibres du renfort fibreux de la structure en matériau composite de l’aube2000,2700. En définitive, le longeron6est préférentiellement en matériau composite à matrice organique époxy renforcée par fibres de carbone tissées 3D avec la direction de chaîne majoritairement orientée radialement et la trame majoritairement orientée selon la corde de la pale4à hauteur de veine aérodynamique. Cependant, le longeron6peut également être un assemblage plus avantageux mécaniquement de différents matériaux composites à matrice organique (thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère) renforcés par fibres longues (carbone, verre, aramide, polypropylène) selon plusieurs arrangements fibreux (tissé, tressé, tricoté, unidirectionnel).
La pièce de remplissage7est placée au sein de la structure à profil aérodynamique de la pale4et entoure le longeron6. La pièce de remplissage7peut être réalisée dans un matériau comportant des cavités internes, tel qu’une mousse d’origine organique (polyethacrylimide, polytéréphtalate d'éthylène (PET), polychlorure de vinyle (PVC), polyétherimide (PEI), polyvinyl, carbone, polyisocyanurate, polyuréthane, etc.) ou métallique (notamment en alliage d’aluminium), ou encore un nid d’abeilles du type Nomex®, en kevlar, en fibres de verre ou encore en aluminium. Avantageusement, la pièce de remplissage7est recouverte d’une peau en matériau composite à matrice organique400pour augmenter la résistance de l’aube2000, 2700à l’impact.
Enfin, le bord d’attaque44du profil aérodynamique peut être renforcé par un bouclier8rapporté et fixé, par exemple par collage. Le bouclier8peut être titane ou alliage de titane, inox, acier, aluminium, nickel, etc.
Elément de chauffage
La et la illustrent un élément de chauffage9configuré pour chauffer l’aube2000,2700, et la illustre que l’élément de chauffage9est rapporté et fixé sur l’aube2000,2700en étant noyé dans la matrice de la structure en matériau composite. Les aubes2000de soufflante20et les aubes2700de redresseur27sont particulièrement sensibles au phénomène d’accrétion de glace et/ou de givre, et il est donc particulièrement avantageux que l’élément de chauffage9soit rapporté et fixé sur ce type d’aube2000,2700.
Il convient toutefois de noter que l’élément de chauffage9est distinct du renfort fibreux de la structure en matériau composite, sur laquelle il est rapporté et fixé. L’élément de chauffage9peut être cousu sur le renfort fibreux, de préférence avec des points de couture aux extrémités de l’élément de chauffage9, ou collé, voire même être fixé au renfort fibreux au moyen d’inserts, par exemple du type punaise parisienne.
Comme visible sur la et sur la , l’élément de chauffage9comprend un support90et un organe chauffant92.
L’organe chauffant92est configuré pour chauffer l’aube2000,2700. De préférence, comme illustré sur la et sur la , l’organe chauffant92fonctionne à l’énergie électrique et chauffe l’aube2000,2700par effet Joule en dissipant du courant électrique circulant à travers lui. Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque l’organe chauffant92peut également être de type chimique, et fournir de la chaleur par réaction chimique de composants internes à l’organe chauffant92, ou hydraulique, et fournir de la chaleur par conduction thermique d’un fluide caloporteur circulant à travers l’organe chauffant92. En tout état de cause, la et la illustrent que l’organe chauffant92comprend une portion électriquement conductrice920, laquelle est configurée pour chauffer l’aube2000,2700. La portion électriquement conductrice920peut prendre la forme d’un serpentin, comme illustré sur la , afin d’optimiser la répartition de la chaleur produite par l’organe chauffant92. Le serpentin comprend un certain nombre de portions de fils électriques qui sont coudées, identiques ou non les unes aux autres, et raccordées les unes aux autres, par exemple en étant venues de matière les unes avec les autres, c’est-à-dire en étant obtenues d’une seule pièce les unes avec les autres. De préférence, l’organe chauffant92comprend un métal, tel que du cuivre, car c’est une matière qui conduit bien la chaleur. En tout état de cause, les motifs, la matière et la section des éléments conducteurs électriquement dans la portion électriquement conductrice920, sont des paramètres qui peuvent être ajustés selon le besoin en chauffage. Il convient néanmoins que l’organe de chauffage, et donc les fils électriques qui le composent le cas échéant, soient suffisamment souples pour épouser la forme de l’aube2000,2700.
Comme illustré sur la et sur la , le support90est perméable à la matrice, c’est-à-dire qu’il est configuré pour être imprégné par la matrice. En outre, notamment lorsque l’organe chauffant92fonctionne à l’énergie électrique et comprend une portion électriquement conductrice920, le support90est configuré pour isoler électriquement la portion électriquement conductrice920du renfort fibreux, lequel est généralement conducteur d’électricité. Ceci permet d’éviter la création de boucles de courant dans l’aube2000,2700, ce qui pourrait l’endommager. Avantageusement, comme visible sur la , le support90comprend une première couche901et une deuxième couche902, l’organe chauffant92étant positionné entre la première couche901et la deuxième couche902. Ceci permet d’améliorer l’isolation électrique de l’organe chauffant92vis-à-vis du renfort fibreux. De retour à la , l’un au moins parmi la première couche901et la deuxième couche902peut comprendre une portion tissée et/ou une portion tricotée, qui permettent d’obtenir la perméabilité à la matrice requise, car elle présente une porosité suffisante. Dans une variante avantageuse, l’un au moins parmi la première couche901et la deuxième couche902peut comprendre un tissu en marquisette, typiquement en maille jetée, qui est illustrée sur la , dont la perméabilité à la matrice est optimale, c’est-à-dire qu’elle présente des mailles suffisamment larges pour que le flux de matrice ne soit pas perturbé, et suffisamment étroites pour garantir l’isolation électrique de la portion électriquement conductrice920. Les tissues en maille jetée sont réalisés à partir de boucles de chaînes formées dans la longueur et entrelacées dans la largeur du tricot. De tels tricots présentent l’avantage de ne pas voir ses mailles se défaire. De manière générale, le support90peut comprendre n’importe quel polymère qui n’est pas conducteur électriquement et résiste en outre suffisamment à la chaleur, c’est-à-dire qu’il ne se détériore pas pour des températures allant de50°C à100°C. Alternativement, ou en complément, l’une et l’autre de la première couche901et de la deuxième couche902sont telles que décrites ci-dessus, voire sont identiques.
Lorsque l’organe chauffant92est de type électrique, comme visible sur la et sur la , il est possible de prévoir un élément de connexion électrique94configuré pour relier électriquement la portion électriquement conductrice920de l’organe chauffant92à une source d’alimentation96électrique. Cet élément de connexion électrique94peut s’étendre en dehors du support90, typiquement en longeant le pied5de l’aube2000,2700. Dès lors, pour éviter que l’élément de connexion électrique94n’établisse un contact électrique avec le renfort fibreux, il est possible de prévoir une gaine98électriquement isolante recevant l’élément de connexion électrique94de sorte à isoler électriquement l’élément de connexion électrique94du renfort fibreux.
Ainsi, comme visible sur la , l’élément de chauffage9peut prendre la forme d’un tapis intégré à l’aube2000,2700, au niveau de toute ou partie d’une surface externe de l’aube2000,2700. La forme de tapis n’est toutefois pas limitative, puisqu’il est tout à fait possible d’envisager différents patchs, répartis sur toute la surface de l’aube2000,2700. En fonction des zones de l’aube2000,2700exposées à un flux d’air froid, il est possible de densifier certaines parties avec un élément de chauffage9configuré pour dissiper une quantité de chaleur plus grande, typiquement dont la portion électriquement conductrice920voit circuler une puissance électrique plus importante, qu’elle dissipe par effet Joule, par exemple dont la portion électriquement conductrice920comprend des fils électriques plus épais. Le cas échéant, il est possible de prévoir un réseau électrique (avec une alimentation électrique et un élément de connexion électrique94) par organe chauffant92ou, au contraire, un unique réseau électrique relié à l’ensemble des organes chauffants, mais où la densité surfacique des fils électriques des différents organes chauffants varie selon leur positionnement sur l’aube2000,2700. Typiquement, l’accrétion de glace est généralement plus fréquente et plus importante au niveau d’une portion de la pale4qui est proche du pied5de l’aube2000,2700. Le réseau électrique de l’organe chauffant92y est donc plus dense qu’en tête50d’aube2000,2700où l’accrétion est plus rare, du fait des vitesses atteintes lors de la rotation de l’aube2000,2700autour de l’axe longitudinalX-X. Différents éléments de chauffage9peuvent donc être prévus sur la surface de l’aube2000,2700en étant de préférence répartis avec une densité différente selon leur position au sein de l’aube2000,2700. La densité des éléments de chauffage9correspond ici au nombre d’éléments de chauffage9par unité d’espace, cette unité pouvant être surfacique ou volumique. Ainsi, dans le cas avantageux où les éléments de chauffage9sont répartis avec une densité supérieure au niveau du pied5de l’aube2000,2700qu’au niveau de la tête50de l’aube2000,2700, cela signifie que le nombre d’éléments de chauffage par unité de surface et/ou de volume est supérieur dans une région située au niveau du pied5de l’aube2000,2700que dans une région située au niveau de la tête50de l’aube2000,2700, comme par exemple visible sur la .
Procédé de fabrication
En référence à la , un procédéEde fabrication d’une aube2000,2700pour moteur2telle que précédemment décrite, comprend généralement la réalisationE1du renfort fibreux, la fixationE2de l’élément de chauffage9sur le renfort fibreux et la solidificationE3de la matrice.
Une manière de réaliser ce procédéEde fabrication consiste à utiliser un procédé d’injection sous vide de résine appelé procédé RTM (pour« Resin Transfer Molding »dans la terminologie anglo-saxonne) ou encore VARTM (pour« Vacuum Assisted Resin Transfer Molding »dans la terminologie anglo-saxonne). Ce procédé consiste en général à préparer une préforme fibreuse par tissage en trois dimensions puis à disposer cette préforme dans un moule et d’y injecter une résine polymérisable telle qu’une résine époxy, qui est la matrice qui va imprégner la préforme, en maintenant éventuellement une pression réduite au cours de l’imprégnation (dans le cas du VARTM). Après polymérisation et durcissement de la pale4, et plus précisément de la peau en matériau composite à matrice organique400le cas échéant, c’est-à-dire après solidificationE3de la matrice, le bord d’attaque44de la pale4est renforcé par le bouclier8, de préférence métallique, lequel est rapporté et fixé, par exemple par collage. La polymérisation est une forme de solidificationE3de la matrice, comme l’est également le thermodurcissage. Ainsi, la solidificationE3de la matrice peut nécessiter ou non l’apport de chaleur extérieure. Le cas échéant, le procédéEde fabrication comprend une étape de cuisson. Bien entendu, d’autres procédés de solidificationE3de la matrice sont envisageables, lesquels dépendent notamment de la composition de la matrice.
L’élément de chauffage9peut typiquement être rapporté et fixéE3sur le renfort fibreux au sein du moule, typiquement par collage, avant que la matrice ne soit injectée, de sorte à ce que celle-ci puisse imprégner à la fois le renfort fibreux et l’élément de chauffage9. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisque l’élément de chauffage9peut également être rapporté et fixé sur le renfort fibreux après que ce-dernier a été imprégné par la matrice, l’élément de chauffage9étant ensuite imprégné par la matrice avant sa solidificationE3. Avantageusement, la position de l’élément de chauffage9sur le renfort fibreux peut être contrôlée au moyen d’un laser.
Dans ce qui a été décrit précédemment, l’élément de chauffage9et le renfort fibreux sont imprégnés par la matrice dans le moule. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisqu’il est également possible de pré-imprégner l’élément de chauffage9et/ou le renfort fibreux avec la matrice, puis de rapporter et fixer l’élément de chauffage9sur le renfort fibreux, avant solidificationE3de la matrice.
Une fois la matrice solidifiée, il est possible de prévoir une étape d’usinage de l’aube2000,2700pour lui conférer le profil aérodynamique souhaité, et ce avant d’y rapporter et d’y fixer le bouclier8au niveau du bord d’attaque44.
La fabrication du longeron6peut, quant à elle, faire intervenir plusieurs procédés spécifiques comme par exemple l’usinage, la forge, le formage, la fonderie ou encore la fabrication additive (impression 3D).
Le cas échéant, le longeron6et la pièce de remplissage7sont insérés au sein de la structure en matériau composite avant l’étape de solidificationE3de la matrice, typiquement par cuisson.
Des étapes de contrôle de l’aube2000,2700peuvent être prévus afin d’en vérifier la tenue mécanique avant de la fixer au moyeu2001,2701.
Avantages obtenus
En noyant l’élément de chauffage9dans la matrice de la structure en matériau composite de l’aube2000,2700, divers avantages sont obtenus.
Tout d’abord, cela dispense d’utiliser un tapis chauffant rapporté et fixé sur une partie de la surface externe de l’aube, typiquement entre l’aube et le bouclier de protection rapporté et fixé sur le bord d’attaque de l’aube. Se défaire d’un tel tapis chauffant permet d’obtenir une aube qui ne présente pas de surépaisseur, laquelle serait susceptible de pénaliser les propriétés aérodynamiques de l’aube ou de limiter la possibilité de faire usage du bouclier de protection, puisque l’adhérence au niveau de la surépaisseur serait plus faible. Et un agencement dégradé du bouclier de protection compromettrait la tenue mécanique de l’aube, surtout en cas d’impact d’un corps étranger. En outre, l’élément de chauffage est moins sensible à la corrosion que ne le serait le tapis chauffant. Enfin, le procédé de fabrication de l’aube est plus simple et moins coûteux que de rapporter et fixer un tapis chauffant, car il est plus facilement répétable à grande échelle.
Ensuite, cela dispense de réchauffer l’aube à l’aide d’air chaud prélevé dans le moteur. Se défaire d’un système de dégivrage par prélèvement d’air chaud permet de réduire la complexité et la masse du moteur, qui ne comprend alors plus les conduits d’acheminement de l’air chaud depuis le moteur vers les pièces à dégivrer. En outre, cela permet de réduire la complexité de fabrication des aubes, qui ne doivent plus comprendre des conduits d’acheminement internes pour recevoir l’air chaud.
Enfin, cela dispense de prévoir que l’aube est déformable sous la pression interne d’un fluide pour rompre la glace accumulée au niveau d’une surface externe de l’aube, comme pour un bord d’attaque d’une aile d’aéronef. De telles modifications géométriques de l’aube seraient en effet trop pénalisantes pour l’efficacité du moteur.
Bien qu’il ait été décrit un élément de chauffage rapporté sur une aube pour moteur d’aéronef, ceci n’est toutefois pas limitatif. En effet, un aéronef peut également comprendre d’autres pièces comprenant une structure en matériau composite, lesquelles peuvent également intégrer un élément de chauffage, un élément de connexion électrique et/ou une gaine électriquement isolante tels que précédemment décrits. De telles pièces peuvent être des parties du fuselage de l’aéronef ou de la nacelle. En outre, de telles pièces en matériau composite peuvent être fabriquées selon le procédé de fabrication précédemment décrit.

Claims (12)

  1. Pièce d’aéronef comprenant :
    une structure en matériau composite comprenant un renfort fibreux noyé dans une matrice ;
    au moins un élément de chauffage (9) configuré pour chauffer la pièce, l’élément de chauffage (9) étant noyé dans la matrice de la structure en matériau composite.
  2. Pièce selon la revendication 1, dans laquelle l’élément de chauffage (9) est distinct du renfort fibreux.
  3. Pièce selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle l’élément de chauffage (9) comprend :
    un support (90) perméable à la matrice ; et
    un organe chauffant (92) configuré pour chauffer la pièce.
  4. Pièce selon la revendication 3, dans laquelle l’organe chauffant (92) comprend une portion électriquement conductrice (920), le support (90) étant configuré pour isoler électriquement la portion électriquement conductrice (920) du renfort fibreux.
  5. Pièce selon la revendication 4, comprenant en outre :
    un élément de connexion électrique (94) configuré pour relier électriquement la portion électriquement conductrice (920) à une source d’alimentation électrique (96) ; et
    une gaine (98) électriquement isolante recevant l’élément de connexion électrique (94) de sorte à isoler électriquement l’élément de connexion électrique (94) du renfort fibreux.
  6. Pièce selon l’une des revendications 3 à 5, dans laquelle le support (90) comprend une première couche (901) et une deuxième couche (902), l’organe chauffant (92) étant positionné entre la première couche (901) et la deuxième couche (902).
  7. Pièce selon la revendication 6, dans laquelle au moins une de la première couche (901) et de la deuxième couche (902) comprend une portion tissée et/ou une portion tricotée.
  8. Pièce selon l’une des revendications 6 et 7, dans laquelle au moins une de la première couche (901) et de la deuxième couche (902) comprend un tissu en maille jetée.
  9. Pièce selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant une pluralité d’éléments de chauffage (9) répartis avec une densité différente selon leur position au sein de la pièce.
  10. Pièce selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle la pièce est une aube (2000, 2700) pour moteur (2) d’aéronef, l’aube (2000, 2700) comprenant de préférence une pluralité d’éléments de chauffage (9) répartis avec une densité différente selon leur position au sein de l’aube (2000, 2700), avec une densité supérieure au niveau du pied (5) de l’aube (2000, 2700) qu’au niveau de la tête (50) de l’aube (2000, 2700).
  11. Soufflante (20) comprenant un moyeu (2001) et une pluralité d’aubes (2000) selon la revendication 10 s’étendant radialement à partir du moyeu (2001).
  12. Procédé de fabrication d’une pièce selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant les étapes de :
    réalisation (E1) du renfort fibreux ;
    fixation (E2) de l’élément de chauffage (9) sur le renfort fibreux ; puis
    solidification (E3) de la matrice.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189345A1 (en) * 2004-02-11 2005-09-01 Daniel Brunner Heater mat made of electrically-conductive fibers
US7913952B2 (en) * 2006-10-09 2011-03-29 Eurocopter Method and a device for de-icing an aircraft wall
EP2687068A1 (fr) * 2011-03-16 2014-01-22 GKN Aerospace Services Structures Corp. Stratifié composite à pont de circuit souple et son procédé de fabrication
US20150053663A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Airbus Operations Limited Panel for an aircraft

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62100968A (ja) * 1985-10-29 1987-05-11 東レ株式会社 糸状発熱体及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189345A1 (en) * 2004-02-11 2005-09-01 Daniel Brunner Heater mat made of electrically-conductive fibers
US7913952B2 (en) * 2006-10-09 2011-03-29 Eurocopter Method and a device for de-icing an aircraft wall
EP2687068A1 (fr) * 2011-03-16 2014-01-22 GKN Aerospace Services Structures Corp. Stratifié composite à pont de circuit souple et son procédé de fabrication
US20150053663A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Airbus Operations Limited Panel for an aircraft

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