FR3155458A1 - Bouchons solubles pour création de cavité borgne dans un aubage composite - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication (S) d’une aube (7) comprenant les étapes suivantes : - S1 : tissage tridimensionnel d’un renfort fibreux (20) de sorte à former une première peau (21) et une deuxième peau (21) délimitant entre elles une cavité (23) ; - S2 : insertion d’un noyau (40) dans la cavité (23) ; - S3 : insertion d’un premier bouchon (31) débouchant dans la cavité (23) de sorte à venir en contact avec le noyau (40) ; - S4 : placement du renfort fibreux (20) comprenant le noyau (40) et le premier bouchon (31) dans un moule et injection de matrice ; - S5 : dissolution du premier bouchon (31) et du noyau (40), de sorte à former un passage traversant (33) et un logement (41) ; et - S6 : insertion d’un deuxième bouchon (32) dans le passage traversant (33). Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Bouchons solubles pour création de cavité borgne dans un aubage composite

Le présent exposé concerne le domaine général des systèmes propulsifs, et plus particulièrement des aubes d’un système propulsif pouvant comprendre une structure en matériau composite.

Le présent exposé concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, une aube destinée à être utilisée dans un rotor ou un stator de soufflante d’un moteur d’aéronef, la soufflante pouvant être carénée ou non-carénée.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La conception des aubes de soufflante nécessite de prendre en compte des contraintes antagonistes.

D’un côté, le dimensionnement de ces aubes doit permettre des performances aérodynamiques optimales (maximiser le rendement et fournir la poussée tout en minimisant les pertes). L’amélioration des performances aérodynamiques de la soufflante tendant vers une augmentation du taux de dilution (ou BPR, acronyme anglais de bypass ratio) implique une augmentation du diamètre externe et donc de l’envergure de ces aubes.

D’un autre côté, il est également nécessaire de garantir une résistance aux contraintes mécaniques pouvant s’exercer sur ces aubes tout en limitant leur signature acoustique.

L’intérêt des moteurs à soufflante (ou hélice) non-carénée est que le diamètre de la soufflante n’est pas limité par la présence d’un carénage, de sorte qu’il est possible de concevoir un moteur présentant un fort taux de dilution, et par conséquent une consommation réduite de carburant.

Ainsi, dans ce type de moteur, les aubes de la soufflante peuvent présenter une grande envergure.

Il a été proposé de réaliser ces aubes en matériau métallique. Si les aubes en matériau métallique ont une bonne résistance mécanique, elles présentent toutefois l’inconvénient d’avoir une masse relativement importante.

Afin de réduire cette masse, il est souhaitable de pouvoir fabriquer ces aubes en matériau composite. A cet effet, le matériau composite des aubes de soufflante comprend généralement un renfort fibreux réalisé par tissage tridimensionnel densifié par une matrice polymère. Le cas échéant, les aubes peuvent comprendre des peaux réalisées en matériau composite et définissant la structure à profil aérodynamique de l’aube, et un ensemble de raidisseurs logées dans une cavité délimitée par les peaux.

Il ressort toutefois que le procédé de fabrication actuel contraint les raidisseurs, prévus pour assurer la liaison des peaux, à des géométries qui n’offrent pas un comportement mécanique satisfaisant. Les aubes sont donc susceptibles de s’endommager lors du fonctionnement du moteur sous l’effet des chargements répétés en statique et/ou en dynamique. De tels endommagements ont cependant pour conséquence de modifier la réponse vibratoire de l’aube et donc de réduire sa durée de vie et de remettre en cause sa certification.

EXPOSE

Un but de l’invention est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un procédé de fabrication d’une aube en matériau composite, notamment une aube mobile de soufflante ou une aube fixe de guidage (stator) externe, qui soit simple à réaliser tout en limitant de manière efficace la déformation du profil de l’aube en fonctionnement.

Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de fabrication d’une aube comprenant les étapes suivantes :
- S1 : tissage tridimensionnel d’un renfort fibreux de sorte à former une première peau et une deuxième peau en vis-à-vis, la première peau et la deuxième peau présentant chacune une face interne délimitant entre elles une cavité, le renfort fibreux comprenant une pluralité de torons ;
- S2 : insertion d’un noyau dans la cavité ;
- S3 : insertion d’un premier bouchon entre les torons, le premier bouchon débouchant dans la cavité de sorte à venir en contact avec le noyau ;
- S4 : placement du renfort fibreux comprenant le noyau et le premier bouchon dans un moule et injection d’une matrice dans le moule de manière à noyer le renfort fibreux dans la matrice ;
- S5 : dissolution du premier bouchon et du noyau, de sorte à former un passage traversant dans le renfort fibreux à l’emplacement du premier bouchon et un logement à l’emplacement du noyau, le passage traversant débouchant sur le logement ; et
- S6 : insertion d’un deuxième bouchon dans le passage traversant.

Le procédé selon l’invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en l’une de leur combinaison techniquement possible :

- au moins deux noyaux sont insérés dans la cavité à l’étape S3, les noyaux étant distants de sorte à délimiter un espace, l’espace s’étendant d’une limite de bord d’attaque de la cavité qui est adjacente à un bord d’attaque de l’aube à une limite de bord de fuite qui est adjacente à un bord de fuite de l’aube,

- il y a au moins autant de premiers bouchons que de noyaux,

- l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux dans l’espace entre les deux noyaux, le barreau fibreux s’étendant de la limite de bord d’attaque à la limite de bord de fuite et étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former un raidisseur,

- le noyau comprend deux portions de noyau s’étendant successivement entre une limite de bord d’attaque de la cavité qui est adjacente à un bord d’attaque de l’aube et une limite de bord de fuite de la cavité qui est adjacente à un bord de fuite de l’aube, les portions de noyau étant distants les uns des autres de sorte à délimiter des espaces supplémentaires, chaque espace supplémentaire étant configuré pour être noyé dans la matrice lors de l’étape S5,

- l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux supplémentaire dans chaque espace supplémentaire, chaque barreau fibreux supplémentaire étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former des raidisseurs supplémentaires,

- le premier bouchon est allongé.

L’invention concerne également une aube comprenant un renfort fibreux tridimensionnel densifié par une matrice, le renfort fibreux comprenant une première peau et une deuxième peau en vis-à-vis, la première peau et la deuxième peau présentant chacune une face interne et le renfort fibreux comprenant une pluralité de torons ;
l’aube étant caractérisée en ce que :
- les faces internes de la première peau et de la deuxième peau délimitent un logement interne ;
- les faces internes de la première peau et de la deuxième peau sont reliées par la matrice entre le logement et un pied de l’aube ;
- un passage traversant débouche dans le logement ; et
- un deuxième bouchon est inséré dans le passage traversant.

L’aube selon l’invention est avantageusement complétée par un logement interne supplémentaire entre le logement et le pied de l’aube, le logement interne supplémentaire étant séparé du logement par un barreau fibreux formant un raidisseur, le barreau fibreux s’étendant d’une limite de bord d’attaque du logement qui est adjacente à un bord d’attaque de l’aube à une limite de bord de fuite du logement qui est adjacente à un bord de fuite de l’aube,

Enfin, l’invention concerne une soufflante comprenant un aubage rotorique ou statorique comportant une aube comme ci-dessus et un système propulsif comprenant une telle soufflante et un carter, les aubes étant montées sur un moyeu de soufflante et configurées pour être mobiles en rotation autour d’un axe de la soufflante, ou fixées sur le carter du système propulsif.

DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages 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 :

laFIG. 1représente de manière schématique un exemple de moteur incluant une soufflante non-carénée dans lequel peut être mis en œuvre une aube en matériau composite ;

laFIG. 2illustre un exemple d’aéronef comprenant des moteurs conformes à un mode de réalisation ;

laFIG. 3est un organigramme illustrant des étapes d’un exemple de procédé de fabrication d’une aube ;

laFIG. 4est une vue en coupe d’une aube conforme à un premier mode de réalisation, dans un plan comprenant la corde de l’aube en pied d’aube et l’axe d’extension de l’aube ;

laFIG. 5est une vue en coupe de l’aube de laFIG. 4dans un plan normal à l’axe d’extension de l’aube ;

laFIG. 6est une succession de vues en coupe d’une aube suivant les étapes d’un exemple de procédé de fabrication, dans un plan comprenant la corde de l’aube en pied d’aube et l’axe d’extension de l’aube ;

laFIG. 7est une succession de vues en coupe d’une aube de laFIG. 6dans un plan normal à l’axe du moteur ;

laFIG. 8est un schéma d’un bouchon inséré dans un exemple de tissage selon un mode de réalisation ; et

laFIG. 9est schéma d’un bouchon inséré dans un exemple de tissage selon un autre mode de réalisation.

Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dans ce qui suit, le présent exposé portera plus particulièrement sur une aube7d’un aubage de soufflante, l’aubage de soufflante pouvant comprendre un rotor ou un stator, afin de simplifier la description. Ceci n’est cependant pas limitatif, l’exposé s’appliquant à toute aube, rotor ou stator, d’un système propulsif1, notamment pour un aéronef100, présentant une envergure suffisante pour comprendre deux peaux réalisées dans un matériau composite et délimitant une cavité interne23. L’aube7peut notamment être mise en œuvre dans un aubage qui présente un diamètre supérieur ou égal à 150 cm, de préférence supérieur ou égal à 200 cm, par exemple inférieur ou égal à 400 cm. L’aube7présente ainsi de préférence une hauteur, ou étendue radiale, supérieure ou égale à 50 cm, de préférence supérieur ou égal à 70 cm, par exemple de l’ordre de 80 cm à 100 cm, en étant par exemple inférieur ou égal à 160 cm. L’exposé peut ainsi s’appliquer à un aubage de soufflante d’un moteur de type « Open Rotor » (comprenant deux rotors de soufflante contrarotatifs4et5et une nacelle3), aux aubes mobiles et/ou fixes d’un moteur type USF (pour « Unducted Single Fan » en anglais, qui comprend un unique rotor de soufflante), aux aubes mobiles et/ou fixes d’un moteur type turbomachine (comprenant un rotor de soufflante caréné et un aubage type OGV) ou encore aux aubes mobiles d’un turbopropulseur (comprenant un unique rotor de soufflante, ou hélice).

Dans la présente demande, on appelle axe X, l’axe de rotation du rotor de la soufflante3. La direction axiale correspond à la direction de l'axe X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Chaque aube7s’étend suivant un axe Y respectif, qui peut correspondre à son axe de calage lorsque l’aube7est montée rotative par rapport à un moyeu6de la soufflante (cas d’une soufflante à calage variable). Cet axe Y s’étend suivant une direction globalement radiale par rapport à l’axe X. Enfin, interne (respectivement, intérieur) et externe (respectivement, extérieur) sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément.

L’aube7sera ainsi définie par rapport à l’axe X du rotor sur lequel elle est destinée à être montée et son axe Y d’extension.

Le terme « soufflante » sera par ailleurs utilisé dans la suite de la description, bien que l’invention s’applique mutatis mutandis à une hélice.

Sur laFIG. 1, le rotor de soufflante comprend un moyeu6(ou moyeu d’aubage) monté rotatif par rapport à un carter du moteur et une pluralité d’aubes7fixées au moyeu6. Les aubes7s’étendent sensiblement radialement par rapport à l’axe de rotation X du rotor.

L’aube7de soufflante comprend un pied8d’aube configuré pour être inséré dans le moyeu6, une pale12propre à être disposée dans un flux et une échasse correspondant à la zone de l’aube7qui s’étend entre la sortie du moyeu6(au niveau des portées) et la pale12. La pale12présente un intrados, un extrados, un bord d’attaque10, un bord de fuite11et un sommet9. De manière connue en soi, le bord d’attaque10est configuré pour s’étendre en regard de l'écoulement des gaz entrant dans le moteur1. Il correspond à la partie antérieure ou amont d'un profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'intrados et en un écoulement extrados. Le bord de fuite11quant à lui correspond à la partie postérieure ou aval du profil aérodynamique, où se rejoignent les écoulements intrados et extrados. La corde correspond au segment reliant le bord d’attaque10au bord de fuite11de l’aube7. En particulier, on appelle corde en pied une corde mesurée au pied8de l’aube7et corde en tête une corde mesurée à proximité du sommet9de l’aube7.

L’aube7comprend un renfort fibreux20et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux20. Le renfort fibreux20comprend une partie de pale destinée à former la pale12à profil aérodynamique, une zone de pied et une zone d’échasse destinées à former le pied8et l’échasse de l’aube7, respectivement.

Le renfort fibreux20peut être formé en une seule pièce et obtenu par tissage tridimensionnel ou multicouche avec épaisseur évolutive. Il peut notamment comprendre des fibres en carbone, en verre, aramide. La matrice, dite également matrice d’imprégnation qui enrobe des torons200du renfort fibreux20quant à elle est typiquement une matière plastique, typiquement un polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide.

La partie de pale12comprend deux peaux21. Le renfort fibreux20est tissé de telle sorte qu’elle comprend les torons200de chaine qui s’étendent continument à la fois à l’intérieur de la partie de pale12à profil aérodynamique et à l’intérieur de la zone du pied8de l’aube7. Le renfort fibreux20peut être réalisé par tissage sur un métier à tisser de type jacquard. Lors du tissage, des faisceaux de torons200de chaine sont disposés en plusieurs couches. Des torons200de trame sont entrelacés avec les torons200de chaine de manière à lier les différentes couches de torons200de chaines entre elles. Le tissage tridimensionnel peut être un tissage à armure « interlock ». Par « interlock », on désigne une armure de tissage dans laquelle chaque couche de torons200de trame lie plusieurs couches de torons200de chaine avec tous les torons200d’une même colonne de trame ayant le même mouvement dans le plan de l’armure. D’autres types de tissages tridimensionnels connus peuvent être utilisés, comme notamment ceux décrits dans le document WO 2006/136755.

Au sein du renfort fibreux20, les torons de chaine et les torons de trame s’étendent respectivement suivant une première direction (ou direction chaîne, qui peut correspondre sensiblement à l’axe Y de l’aube7) et une deuxième direction (ou direction trame, correspondant sensiblement à la direction d’extension de la corde de l’aube7).

Dans la présente demande, par toron200on comprendra tout type de fil(s) formant notamment le renfort fibreux20.

De préférence, chaque peau21comprend au moins deux couches de torons200sur toute la hauteur de la pale12, par exemple quatre couches.

Chaque peau21comprend une face interne22, orientée vers l’intérieur de l’aube7, et une face externe71formant respectivement l’intrados et l’extrados de l’aube7. Les faces internes22délimitent entre elles une cavité23de l’aube7, qui s’étend globalement de l’échasse au sommet9de l’aube7entre l’intrados et l’extrados de l’aube7. Les peaux21comprenant au moins deux couches de torons200de trame, la cavité23de l’aube7s’étend à distance du bord de fuite11et du sommet9, ces zones étant de plus faible épaisseur que le reste de la pale12et ne permettant donc généralement pas la formation d’une cavité23entre les deux peaux21.

La cavité23peut être obtenue en réalisant une déliaison dans le renfort fibreux, c’est-à-dire en ne reliant pas les torons200de chaîne de plusieurs couches de chaîne successives. Les faces internes22des peaux21sont donc directement reliées entre elles au niveau d’une jonction24qui délimite la cavité23. La cavité23ne débouche donc ni dans le bord d’attaque10, ni dans le bord de fuite11, ni dans le sommet9de l’aube7. La cavité23comprend donc une limite supérieure25située du côté du sommet9de l’aube7, une limite de bord d’attaque27proche du bord d’attaque10de l’aube7et une limite de bord de fuite28proche du bord de fuite11de l’aube7. En revanche, les peaux21sont disjointes au niveau d’une limite inférieure26de la cavité23qui est adjacente à l’échasse et au pied8de l’aube7.

Afin de limiter les déformations des peaux21sous chargement aérodynamique ainsi que les modes vibratoires spécifiques des peaux21, sans pour autant pénaliser sa masse, l’aube7peut en outre comprendre un ou plusieurs raidisseurs30s’étendant dans la cavité23, chaque raidisseur30étant fixé sur la face interne de la première peau21et de la deuxième peau21de sorte à les relier. Les raidisseurs30s’étendent donc à travers la cavité23, de la face interne22de l’une des peaux21jusqu’à la face interne22en regard de l’autre des peaux21. Les raidisseurs30sont en outre monolithiques avec les peaux21et leur matériau constitutif est identique à la matière plastique de la matrice.

Les raidisseurs30forment ainsi une structure interne dans l’aube7permettant de raidir la pale12suivant une ou plusieurs directions, selon la forme et la ou les directions d’extension des raidisseurs30, en raccordant les faces internes22des peaux21. Les raidisseurs30contribuent ainsi au comportement mécanique de la pale12en plus de leur rôle structurel de liaison des peaux21.La matrice plastique formant les raidisseurs30présente en effet un module d’Young environ dix fois supérieur à celui des mousses et autres matériaux de remplissage habituellement utilisés.

Ces raidisseurs30étant monolithiques avec les peaux21et formés dans le même matériau constitutif que la matrice, ils ne créent pas d’interface critique avec le renfort fibreux20susceptible de créer des zones de faiblesse, ce qui réduit les risques d’endommagement. Les raidisseurs30étant réalisés dans la même matière plastique que le matériau constitutif de la matrice, les raidisseurs30peuvent être réalisés directement lors du moulage du renfort fibreux20, lors de l’injection de la matrice dans le renfort fibreux20destinée à noyer les fibres du renfort20. Le procédé de fabrication de l’aube7est ainsi simplifié. Il n’est en outre pas nécessaire de remplir la cavité23avec d’autres pièces de remplissage telles que des mousses ou tout autre matériau habituellement utilisé. Les raidisseurs30sont donc séparés deux à deux par une lame d’air. La masse de l’aube7obtenue n’est donc pas sensiblement modifiée.

Les raidisseurs30peuvent être réalisés simultanément au remplissage des fibres du renfort fibreux20par la matrice plastique. A cet effet, chaque raidisseur30est configuré de sorte à mettre en communication fluidique la jonction24(limite entre les peaux21et la cavité23) et la limite inférieure26de la cavité23, de sorte à permettre le remplissage uniforme des fibres du renfort fibreux20avec la matrice et la formation des raidisseurs30et, le cas échéant, l’évacuation d’un noyau40par la limite inférieure lors de sa dissolution.

Un raidisseur30peut s’étendre de la limite de bord d’attaque27à la limite de bord de fuite28, le raidisseur30étant alors dit transversal et par exemple perpendiculaire à l’axe Y. Un raidisseur30peut également s’étendre de la limite supérieure25à la limite inférieure26, en étant alors par exemple parallèle à l’axe Y. dans le cas où plusieurs raidisseurs30sont formés, les deux dispositions peuvent être combinées, de sorte que les raidisseurs30sont entrecroisés et forment une grille ou un réseau dans l’aube7, ce qui permet une raideur optimale en torsion comme en flexion.

Optionnellement, un raidisseur30peut comprendre un barreau fibreux50dont les fibres sont noyées lors du moulage du renfort fibreux20, ce qui accroit la raideur du raidisseur30.

Un procédé de fabrication S de l’aube7peut comprendre les étapes suivantes.

Au cours d’une étape S1, le renfort fibreux20est réalisé par tissage tridimensionnel sur un métier à tisser de type jacquard. Lors du tissage, des faisceaux de torons200de chaîne sont disposés en plusieurs couches de plusieurs centaines de torons200chacune. Des torons200de trame sont entrelacés avec les torons200de chaine de manière à lier les différentes couches de torons200de chaînes entre elles. De préférence, le tissage tridimensionnel est un tissage à armure « interlock ».

L’étape S1 de tissage du renfort fibreux20brut (ou préforme) comprend le tissage des deux peaux21, qui forment ensemble un profil aérodynamique de l’aube7qui comprend le sommet9et une partie inférieure qui comprend la jonction24et délimite la cavité23. La portion du renfort fibreux20destinée à former la partie supérieure des peaux21est tissée en entrelaçant tous les torons200de chaîne nécessaire à la réalisation du renfort fibreux20. Une fois que le renfort fibreux20a atteint la jonction24, une déliaison est initiée entre deux couches successives de torons200de chaîne afin de former la cavité23. Puis, les deux portions de renfort fibreux20formant les parties des peaux21qui délimitent la cavité23sont tissées en parallèle l’une de l’autre, en étant séparées par la zone de déliaison. Les peaux21restent toutefois tisées ensemble dans une zone destinée à former le bord d’attaque10et le bord de fuite11de l’aube7afin de fermer la cavité23au niveau de ces bords. De cette manière, chacune des deux portions de renfort fibreux20formant la cavité23comprend des torons200de chaine qui se prolongent à l’intérieur de la portion de renfort fibreux20formant la partie supérieure de l’aube7.

En variante, plusieurs préformes fibreuses peuvent être tissées séparément, les préformes étant ensuite assemblées ensemble de sorte à former la partie supérieure et la partie inférieure du renfort fibreux20et à délimiter la cavité23.

Au cours d’une étape S2, un noyau40est inséré dans la cavité23. Le noyau40est configuré pour remplir les zones de la cavité23destinées à séparer le raidisseur30. Sa forme est donc complémentaire de la forme du raidisseur30. Le noyau40forme dans la cavité23un espace42vide destiné à définir un raidisseur30après injection de la matrice.

Le noyau40est réalisé dans un matériau soluble, c’est-à-dire un matériau susceptible d’être dissout par un solvant prédéterminé afin d’être évacué de la cavité23de l’aube7. Le matériau constitutif du noyau40est choisi de sorte que son solvant soit neutre vis-à-vis des matériaux constitutifs du renfort fibreux20(torons200et matrice), afin de ne pas endommager l’aube7lors de sa dissolution.

Par exemple, le noyau40peut comprendre un polymère thermoplastique ST130 qui se dissout dans un bain basique à 70°C. Un noyau40en polymère thermoplastique présente l’avantage de pouvoir être réalisé par impression 3D, ce qui permet l’utilisation d’un noyau40monolithique et/ou la mise en œuvre de formes de raidisseurs30dont la géométrie est plus complexe.

Alternativement, Le noyau40peut être segmenté et comprendre plusieurs parties, ou plusieurs noyaux40peuvent être insérés, afin de définir plusieurs espaces42vides destinés à former les raidisseurs30.

En variante, l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux50dans l’espace42entre les deux noyaux40, le barreau fibreux50s’étendant de la limite de bord d’attaque27à la limite de bord de fuite28et étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former un raidisseur30. Préférentiellement, un barreau fibreux50est constitué de la même matière que le renfort fibreux20. Un raidisseur30comprenant un barreau fibreux50présente une raideur supérieure comparativement à un raidisseur30constitué uniquement de matrice injectée.

Optionnellement, l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux50supplémentaire dans chaque espace42supplémentaire avant l’insertion du noyau40suivant, chaque barreau fibreux50supplémentaire étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former des raidisseurs supplémentaires30. Les raidisseurs30définissent alors un logement41supplémentaire entre le logement41et le pied de l’aube, le logement interne41supplémentaire étant séparé du logement41par un barreau fibreux50formant un raidisseur30, le barreau fibreux50s’étendant de la limite de bord d’attaque27du logement41à la limite de bord de fuite28du logement41, c’est-à-dire perpendiculairement à l’axe Y. Un tel agencement accroit considérablement la raideur en torsion de l’aube7.

Dans une étape S3, un premier bouchon31est inséré entre les torons200, le premier bouchon31débouchant dans la cavité23de sorte à venir en contact avec le noyau40.Le premier bouchon31est fabriqué de préférence dans un matériau soluble, par exemple le même matériau que le noyau40et est inséré dans le renfort fibreux20, entre les torons200de fibres, à l’endroit où un passage traversant33qui débouche sur le noyau40dans la cavité23sera souhaité. Le premier bouchon31étant inséré entre les torons200des fibres, les fibres sont déviées mais non sectionnées et l’impact mécanique appliqué sur le renfort fibreux20est alors limité car les contraintes sont exercées autour du point d’insertion de façon contrôlée et répétable. L’intégrité du renfort fibreux20et ses propriétés mécaniques sont donc préservées, puisque les fibres sont toujours continues, ce qui n’est pas le cas lorsqu’un perçage est pratiqué.

Préférentiellement, le premier bouchon31est d’une forme adaptée au motif de tissage du renfort fibreux20, c’est-à-dire adaptée aux parcours tridimensionnels des torons200, par exemple en ayant une forme allongée ou fuselée qui rend le premier bouchon31non démoulable. Ainsi, le premier bouchon31ne peut être ôté que par dissolution. Les étapes S2 et S3 peuvent être effectuées dans un autre ordre que celui présenté ici, le premier bouchon31étant alors inséré avant le noyau40.

Au cours d’une étape S4, le renfort fibreux20comprenant le noyau40est placé dans un moule. De la matrice est ensuite injectée dans le moule de manière à, d’une part, remplir les espaces42pour former les raidisseurs30et, d’autre part, noyer le renfort fibreux20dans la matrice. Les raidisseurs30forment ainsi une structure interne dans l’aube7permettant de raidir la pale12suivant une ou plusieurs directions, selon la forme et la ou les directions d’extension des espaces42vides, en raccordant les faces internes22des peaux21. La matrice plastique formant les raidisseurs30présente en effet un module d’Young environ dix fois supérieur à celui des mousses et autres matériaux de remplissage habituellement utilisés.

On obtient alors une aube7, comprenant le renfort fibreux20densifié par la matrice et des raidisseurs30. Suite à cette étape, l’aube7comprend toutefois également le noyau40, qui est toujours logé dans la cavité23et comble le volume de la cavité23qui n’est pas occupé par des raidisseurs30.

Au cours d’une étape S5, le premier bouchon31et le noyau40sont dissous dans les conditions adaptées au type de matériau choisi pour le premier bouchon31et le noyau40(polymère thermoplastique / bain basique à 70°C par exemple) en cohérence avec le matériau du renfort fibreux20. Le solvant peut par exemple être projeté contre le premier bouchon31afin de le dissoudre progressivement puis de dissoudre le noyau40par l’intermédiaire du passage traversant33ainsi formé. En variante l’aube7peut simplement être immergée dans un bain de solvant.

La dissolution du noyau40et l’évacuation du solvant sont notamment permises par la configuration du premier bouchon31, dont la position et la taille permettent au solvant d’atteindre tout le noyau40et de le dissoudre, y compris dans des cavités qui auraient été inaccessibles sans le passage traversant33, empêchant donc la dissolution totale du noyau40. Ce passage traversant33permet de créer des géométries de raidisseurs impossibles à obtenir en utilisant les procédés de l’état de la technique, en particulier des raidisseurs30transversaux décrits.

Après dissolution du noyau, les raidisseurs30sont espacés les uns des autres par des lames d’air en lieu et place du noyau40.

Au cours d’une étape S6, un deuxième bouchon32est inséré dans le passage traversant33par l’ajout d’un polymère durcissant à température ambiante, par exemple une résine thermodurcissable réticulant à température ambiante ou un thermoplastique chauffé qui se fige en forme en refroidissant.

Optionnellement, au moins deux noyaux40sont insérés dans la cavité à l’étape S3, les noyaux40étant distants de sorte à délimiter un espace42, l’espace42s’étendant de la limite de bord d’attaque27à la limite de bord de fuite28de la cavité23. Une telle disposition permet la formation lors de l’étape S4 d’un ou de plusieurs raidisseurs30s’étendant de la limite de bord d’attaque27à la limite de bord de fuite28, c’est-à-dire axialement, offrant ainsi une raideur en torsion supérieure à l’aube7et permettant une compartimentation des dommages en cas d’impact haute énergie, par exemple en cas d’impact ou d’ingestion de corps étranger par le système propulsif1.

Afin de permettre la dissolution de tous les noyaux40, il y a préférentiellement au moins autant de premiers31bouchons que de noyaux40, chaque noyau40étant au contact d’au moins un premier bouchon31. Bien entendu, un plus grand nombre de premiers bouchons31facilite la dissolution.

Pour augmenter également la raideur en flexion de l’aube7,le noyau40peut comprendre au moins deux portions de noyau40s’étendant successivement entre la limite de bord d’attaque27de la cavité23et la limite de bord de fuite28, les portions de noyau40étant distantes les unes des autres de sorte à délimiter des espaces42supplémentaires, ces espaces42étant préférentiellement parallèle à l’axe Y, chaque espace42supplémentaire étant configuré pour être noyé dans la matrice lors de l’étape S5 afin de former des raidisseurs30s’étendant de la limite supérieure25à la limite inférieure26.

Le procédé de fabrication S permet donc d’obtenir une aube7les faces internes22de la première peau21et de la deuxième peau21délimitent un logement33interne, les passages traversant33étant obturé par un deuxième bouchon32. L’utilisation de premiers bouchons31permet d’obtenir toute sorte de géométrie de raidisseurs30, y compris des raidisseurs30transversaux reliant les limites bord d’attaque27de bord de fuite28, ces raidisseurs30pouvant être rectilignes comme curvilignes, mais également la formation d’une grille ou d’un réseau de raidisseurs30.Le passage traversant33obtenu par la dissolution des premiers bouchons31permet en effet d’évider toute zone rendue inaccessible au solvant à partir de la limite inférieure26. Les aubes7obtenues sont donc allégées tout en présentant des caractéristiques mécaniques optimisées, en particulier en raideur. Même dans le cas où les raidisseurs30n’empêcheraient pas totalement la dissolution des noyaux40, le procédé de fabrication S permet un gain de temps considérable en facilitant l’accès du solvant.

Claims (11)

1. Procédé de fabrication (S) d’une aube (7) comprenant les étapes suivantes :
   - S1 : tissage tridimensionnel d’un renfort fibreux (20) de sorte à former une première peau (21) et une deuxième peau (21) en vis-à-vis, la première peau (21) et la deuxième peau (21) présentant chacune une face interne (22) délimitant entre elles une cavité (23), le renfort fibreux (20) comprenant une pluralité de torons (200) ;
   - S2 : insertion d’un noyau (40) dans la cavité (23) ;
   - S3 : insertion d’un premier bouchon (31) entre les torons (200), le premier bouchon (31) débouchant dans la cavité (23) de sorte à venir en contact avec le noyau (40) ;
   - S4 : placement du renfort fibreux (20) comprenant le noyau (40) et le premier bouchon (31) dans un moule et injection d’une matrice dans le moule de manière à noyer le renfort fibreux (20) dans la matrice ;
   - S5 : dissolution du premier bouchon (31) et du noyau (40), de sorte à former un passage traversant (33) dans le renfort fibreux (20) à l’emplacement du premier bouchon (31) et un logement (41) à l’emplacement du noyau (40), le passage traversant (33) débouchant sur le logement (41); et
   - S6 : insertion d’un deuxième bouchon (32) dans le passage traversant (33).
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel au moins deux noyaux (40) sont insérés dans la cavité à l’étape S3, les noyaux (40) étant distants de sorte à délimiter un espace (42), l’espace (42) s’étendant d’une limite de bord d’attaque (27) de la cavité qui est adjacente à un bord d’attaque (10) de l’aube (7) à une limite de bord de fuite (28) qui est adjacente à un bord de fuite (11) de l’aube (7).
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, comprenant au moins autant de premiers (31) bouchons que de noyaux (40).
4. Procédé de fabrication (S) d’une aube (7) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux (50) dans l’espace (42) entre les deux noyaux (40), le barreau fibreux (50) s’étendant de la limite de bord d’attaque (27) à la limite de bord de fuite (28) et étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former un raidisseur (30).
5. Procédé de fabrication (S) d’une aube (7) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le noyau (40) comprend deux portions de noyau (40) s’étendant successivement entre une limite de bord d’attaque (27) de la cavité (23) qui est adjacente à un bord d’attaque (10) de l’aube (7) et une limite de bord de fuite (28) de la cavité qui est adjacente à un bord de fuite (11) de l’aube (7), les portions de noyau (40) étant distants les uns des autres de sorte à délimiter des espaces (42) supplémentaires, chaque espace (42) supplémentaire étant configuré pour être noyé dans la matrice lors de l’étape S5.
6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel l’étape S2 comprend en outre l’insertion d’un barreau fibreux (50) supplémentaire dans chaque espace (42) supplémentaire, chaque barreau fibreux (50) supplémentaire étant noyé à l’étape S4 dans la matrice de sorte à former des raidisseurs supplémentaires (30).
7. Procédé de fabrication (S) d’une aube (7) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le premier bouchon (31) est allongé.
8. Aube (7) comprenant un renfort fibreux (20) tridimensionnel densifié par une matrice, le renfort fibreux (20) comprenant une première peau (21) et une deuxième peau (21) en vis-à-vis, la première peau (21) et la deuxième peau (21) présentant chacune une face interne (22) et le renfort fibreux (20) comprenant une pluralité de torons (200) ;
   l’aube (7) étant caractérisée en ce que :
   - les faces internes (22) de la première peau (21) et de la deuxième peau (21) délimitent un logement (41) interne ;
   - les faces internes (22) de la première peau (21) et de la deuxième peau (21) sont reliées par la matrice entre le logement (41) et un pied (8) de l’aube (7);
   - un passage traversant (33) débouche dans le logement (41) ; et
   - un deuxième bouchon (32) est inséré dans le passage traversant (33).
9. Aube (7) selon la revendication 8, comprenant en outre un logement interne (41) supplémentaire entre le logement (41) et le pied de l’aube, le logement interne (41) supplémentaire étant séparé du logement (41) par un barreau fibreux (50) formant un raidisseur (30), le barreau fibreux (50) s’étendant d’une limite de bord d’attaque (27) du logement (41) qui est adjacente à un bord d’attaque (10) de l’aube (7) à une limite de bord de fuite (28) du logement (41) qui est adjacente à un bord de fuite (11) de l’aube (7).
10. Soufflante (3) comprenant un aubage rotorique ou statorique comportant des aubes (7) selon l’une des revendications 8 et 9.
11. Système propulsif (1) comprenant une soufflante (3) selon la revendication 10 et un carter (2), les aubes (7) étant montées sur un moyeu (6) de soufflante (3) et configurées pour être mobiles en rotation autour d’un axe (X) de la soufflante, ou fixées sur le carter (2) du système propulsif (1).