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FR3121480A1 - CRANKCASE FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRANKCASE - Google Patents

CRANKCASE FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRANKCASE Download PDF

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FR3121480A1
FR3121480A1 FR2103495A FR2103495A FR3121480A1 FR 3121480 A1 FR3121480 A1 FR 3121480A1 FR 2103495 A FR2103495 A FR 2103495A FR 2103495 A FR2103495 A FR 2103495A FR 3121480 A1 FR3121480 A1 FR 3121480A1
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carbon fiber
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FR2103495A
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Anwer SIRAJ
Clément BOUROLLEAU
Serge DOMINGUES
Thomas DUPAYS
Vincent Pascal FIORE
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Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Abstract

L’invention propose un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) comportant au moins deux plis en fibres de carbone (16, 17). Le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) comporte aussi une épaisseur de Kevlar (30, 30a ; 31, 31a), interposée entre les deux plis en fibres de carbone (16, 17 ; 18, 19) dans l’épaisseur de l’enveloppe (9). L’invention propose également un procédé de fabrication d’un tel carter (3). Figure pour l'abrégé : Figure 5The invention proposes an aircraft turbomachine casing, comprising an annular casing (9) extending around an axis A and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) embedded in a resin matrix (14), the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) comprising at least two carbon fiber plies (16, 17). The fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) also comprises a thickness of Kevlar (30, 30a; 31, 31a), interposed between the two carbon fiber plies (16, 17; 18, 19) in the thickness of the envelope (9). The invention also proposes a method of manufacturing such a casing (3). Figure for abstract: Figure 5

Description

CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION DE CARTERCRANKCASE FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRANKCASE

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne la réalisation d’un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef.The present invention relates to the production of a casing, in particular of a fan, for an aircraft turbine engine.

Arrière-plan techniqueTechnical background

De façon classique, une turbomachine comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines.Conventionally, a turbomachine comprises, from upstream to downstream, that is to say in the direction of flow of the gas flows, a fan, one or more compressors, a combustion chamber, one or more turbines, and a nozzle for ejecting the combustion gases leaving the turbine or turbines.

La représente partiellement et schématiquement une soufflante 1 d’une turbomachine d’aéronef.There partially and schematically represents a fan 1 of an aircraft turbine engine.

La soufflante 1 comporte une roue à aubes 2 qui est entourée par un carter 3 de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention en cas d’ingestion de débris dans la soufflante ou de perte d’aube.The fan 1 comprises a blade wheel 2 which is surrounded by a fan casing 3, also called a retention casing because of its retention function in the event of ingestion of debris in the fan or loss of blade.

Le carter de soufflante 3 comprend typiquement une enveloppe annulaire 9 d'axe de révolution A qui s'étend autour des aubes de soufflante 2 de la turbomachine. Cette enveloppe comprend une bride annulaire de fixation 3’, 3’’ à chacune de ses extrémités axiales. Ces brides 3’, 3’’ sont utilisées pour fixer le carter 3 à des parois annulaires de la nacelle de la turbomachine.The fan casing 3 typically comprises an annular casing 9 with an axis of revolution A which extends around the fan blades 2 of the turbomachine. This casing includes a 3', 3'' annular fixing flange at each of its axial ends. These 3′, 3″ flanges are used to attach the casing 3 to the annular walls of the nacelle of the turbomachine.

Le carter de soufflante 3 est lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air 5, et, à l’aval, à une virole 6 de carter intermédiaire.The fan casing 3 is connected, upstream, to an air inlet sleeve 5, and, downstream, to a ferrule 6 of the intermediate casing.

Le carter comporte également une virole acoustique amont 7 et un panneau acoustique aval 8. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une couche annulaire dite couche support abradable 4’, elle-même disposée sur une surface annulaire interne 9’ de l’enveloppe 9, entre la virole amont 7 et le panneau aval 8.The casing also includes an upstream acoustic shroud 7 and a downstream acoustic panel 8. The fan casing 3 also includes an annular layer 4 of abradable material, positioned on an annular layer called the abradable support layer 4', itself placed on a surface inner ring 9' of casing 9, between upstream shroud 7 and downstream panel 8.

En plus de la fonction de rétention, le carter de soufflante 3 est également conçu pour :In addition to the retention function, the fan housing 3 is also designed for:

  • assurer une continuité mécanique (des efforts et des moments) entre la manche d’entrée d’air 5 et la virole 6 de carter intermédiaire ;ensure mechanical continuity (of forces and moments) between the air inlet sleeve 5 and the shell 6 of the intermediate casing;
  • permettre la fixation des panneaux de veine (virole amont 7, panneau acoustique 8 et couche de matière abradable 4),allow the vein panels to be fixed (upstream shroud 7, acoustic panel 8 and layer of abradable material 4),
  • permettre la fixation d’équipements et de supports ;allow attachment of equipment and supports;
  • tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites ;comply with fire and leak regulation specifications;
  • permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre, etc.allow continuity of the electric current for lightning resistance, etc.

Pour assurer ses fonctions en minimisant sa masse, le carter de soufflante 3 est optimisé par zones. On distingue alors trois types de zones : une zone de rétention 10, des zones structurales 11, respectivement à l’amont et à l’aval de la zone de rétention 10, et les zones de bridage 12 aux extrémités axiales du carter 3.To ensure its functions while minimizing its mass, the fan casing 3 is optimized by zones. There are then three types of zones: a retention zone 10, structural zones 11, respectively upstream and downstream of the retention zone 10, and the clamping zones 12 at the axial ends of the casing 3.

La zone de rétention 10 se situe en regard des aubes de soufflante 2, par exemple sensiblement au contact de la couche de matière abradable 4 ( ). La zone de rétention 10 assure les fonctions primaires du carter de soufflante 3, à savoir la tenue mécanique statique et dynamique, et la capacité de rétention, c’est-à-dire la résistance aux impacts d’éléments projetés à grande vitesse tels que des aubes perdues.The retention zone 10 is located opposite the fan blades 2, for example substantially in contact with the layer of abradable material 4 ( ). The retention zone 10 ensures the primary functions of the fan casing 3, namely the static and dynamic mechanical strength, and the retention capacity, that is to say the resistance to the impacts of elements projected at high speed such as lost dawns.

Les zones structurales amont et aval 11 assurent une tenue mécanique dynamique. Elles sont amincies par rapport à la zone de rétention 10, ce qui permet de limiter la masse du carter 3.The upstream and downstream structural zones 11 provide dynamic mechanical strength. They are thinned with respect to the retention zone 10, which makes it possible to limit the mass of the casing 3.

Les zones de bridage 12 garantissent une tenue thermo-mécanique statique. Elles travaillent en traction, en compression et en cisaillement. Enfin, elles assurent la liaison avec d’autres parties de l’aéronef sur lequel le carter 3 est monté.The clamping zones 12 guarantee static thermo-mechanical resistance. They work in tension, compression and shear. Finally, they ensure the connection with other parts of the aircraft on which the casing 3 is mounted.

On connait ainsi des enveloppes 9 de carter de turbomachine qui sont en matériau composite comportant une texture fibreuse 13 en fibres de carbone noyée dans une matrice de résine 14. Une telle texture fibreuse 13 peut comporter une superposition de plis en fibres de carbone 16 à 19, par exemple quatre plis, tel qu’en . Chaque pli 16 à 19 comporte une multitude de fils de trame 20 et de fils de chaîne 21 entrecroisés.Turbomachine casing envelopes 9 are thus known which are made of composite material comprising a fibrous texture 13 of carbon fibers embedded in a resin matrix 14. Such a fibrous texture 13 may comprise a superposition of plies of carbon fibers 16 to 19 , for example four folds, such as in . Each ply 16 to 19 comprises a multitude of interwoven weft threads 20 and warp threads 21.

La zone de rétention 10 de l’enveloppe 9 est dimensionnée pour garantir la capacité de rétention du carter 3. La zone de rétention 10 est ainsi la partie la plus épaisse de l’enveloppe 9, donc la plus lourde. En outre, si les fibres de carbone présentent de nombreux avantages en termes de raideur, leur capacité d’absorption et d’amortissement d’impact peut dans certains cas s’avérer insuffisante. Par ailleurs, la moindre anomalie de tissage affecte directement la capacité de rétention du carter de soufflante. Enfin, les premières couches de la zone de rétention travaillent en cisaillement alors que la dernière couche travaille en traction.The retention zone 10 of the casing 9 is dimensioned to guarantee the retention capacity of the casing 3. The retention zone 10 is thus the thickest part of the casing 9, therefore the heaviest. In addition, while carbon fibers have many advantages in terms of stiffness, their ability to absorb and dampen impact may in some cases be insufficient. Furthermore, the slightest weaving anomaly directly affects the retention capacity of the fan casing. Finally, the first layers of the retention zone work in shear while the last layer works in tension.

Dans une turbomachine existante, la surface extérieure de l’enveloppe de carter est recouverte de plis de Kevlar, ce qui présente des inconvénients liés au drapage des plis lors de l’enroulement (apparition de vides, problèmes de compactage), au positionnement axial des plis, au recouvrement et à la découpe des plis. En effet, lors du drapage de ces plis, il y a un risque d’apparition de vide interlaminaire qui est susceptible de générer des défauts matériau, ce qui est visible lors d’un contrôle non destructif.In an existing turbomachine, the outer surface of the casing casing is covered with plies of Kevlar, which has drawbacks related to the draping of the plies during winding (appearance of voids, compaction problems), the axial positioning of the pleats, covering and cutting pleats. Indeed, during the laying up of these plies, there is a risk of the appearance of an interlaminar void which is likely to generate material defects, which is visible during a non-destructive test.

L’invention vise donc à proposer une alternative aux solutions existantes de carters de turbomachine d’aéronef à zone de rétention renforcée pour parer aux problèmes précités. L’invention propose donc notamment un carter de turbomachine et un procédé de fabrication d’un tel carter.The invention therefore aims to propose an alternative to the existing solutions of aircraft turbomachine casings with reinforced retention zone to overcome the aforementioned problems. The invention therefore proposes in particular a turbomachine casing and a method of manufacturing such a casing.

L’invention concerne ainsi un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine, le renfort en texture fibreuse comportant au moins deux plis en fibres de carbone. Dans ce carter, le renfort en texture fibreuse comporte en outre une épaisseur de Kevlar, l’épaisseur de Kevlar étant interposée entre les deux plis en fibres de carbone de manière à former un empilement.The invention thus relates to an aircraft turbomachine casing, comprising an annular casing extending around a longitudinal axis and made of a composite material comprising a fiber texture reinforcement embedded in a resin matrix, the fiber texture reinforcement comprising at least two carbon fiber plies. In this casing, the fibrous texture reinforcement further comprises a thickness of Kevlar, the thickness of Kevlar being interposed between the two plies of carbon fibers so as to form a stack.

La solution proposée permet ainsi de renforcer la zone de rétention en interposant entre les couches du matériau composite une ou plusieurs épaisseurs de Kevlar. Le Kevlar apporte une meilleure capacité d’absorption d’énergie à l’impact que les fibres de carbone, tout en étant plus léger que celles-ci. L’invention offre ainsi tout à la fois la possibilité d’améliorer la capacité de rétention, par exemple en cas d’impact d’une aube perdue ou d’un corps étranger, de limiter le nombre de plis de fibres de carbone en zone de rétention, et ainsi d’en limiter l’épaisseur et la masse.The proposed solution thus makes it possible to reinforce the retention zone by interposing between the layers of the composite material one or more thicknesses of Kevlar. Kevlar provides better energy absorption capacity on impact than carbon fibers, while being lighter than them. The invention thus offers both the possibility of improving the retention capacity, for example in the event of impact from a lost blade or a foreign body, of limiting the number of plies of carbon fibers in the zone of retention, and thus to limit its thickness and mass.

En outre, la présence des épaisseurs internes de Kevlar permet de parer à d’éventuelles variations de la propriété de rétention du carter dans le cas d’aléas de production ou d’un changement de design.In addition, the presence of internal thicknesses of Kevlar makes it possible to counter possible variations in the property of retention of the crankcase in the event of production hazards or a change of design.

Le carter selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The housing according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, considered independently of each other or in combination with each other:

- l’enveloppe comporte un deuxième empilement comportant une épaisseur de Kevlar respective et au moins un pli en fibres de carbone, le deuxième empilement recouvrant alors radialement et extérieurement le premier empilement sur un pourtour de l’enveloppe ;- the casing comprises a second stack comprising a respective thickness of Kevlar and at least one carbon fiber ply, the second stack then covering radially and externally the first stack on an periphery of the casing;

- le deuxième empilement comporte deux plis en fibres de carbone distincts des deux plis en fibre de carbone du premier empilement, et entre lesquels ladite épaisseur de Kevlar respective est interposée.- The second stack comprises two carbon fiber plies distinct from the two carbon fiber plies of the first stack, and between which said respective thickness of Kevlar is interposed.

- une dite épaisseur de Kevlar est formée à partir d’au moins un pli de Kevlar d’épaisseur comprise entre 0,05 mm et 1 mm, de préférence entre 0,1 mm et 0,3 mm ;- a said thickness of Kevlar is formed from at least one ply of Kevlar with a thickness of between 0.05 mm and 1 mm, preferably between 0.1 mm and 0.3 mm;

- la, ou chaque, épaisseur de Kevlar est formée exclusivement à partir de plis de Kevlar d’épaisseur comprise entre 0,05 mm et 1 mm, de préférence entre 0,1 mm et 0,3 mm ;- the, or each, thickness of Kevlar is formed exclusively from plies of Kevlar with a thickness of between 0.05 mm and 1 mm, preferably between 0.1 mm and 0.3 mm;

- la, ou chaque, épaisseur de Kevlar est formée d’un unique pli de Kevlar, celui-ci étant d’épaisseur comprise entre 0,05 mm et 1 mm, de préférence entre 0,1 mm et 0,3 mm ;- the, or each, thickness of Kevlar is formed of a single fold of Kevlar, the latter having a thickness of between 0.05 mm and 1 mm, preferably between 0.1 mm and 0.3 mm;

- une dite épaisseur de Kevlar est en Kevlar pré-imprégné ;- a said thickness of Kevlar is made of pre-impregnated Kevlar;

- une dite épaisseur de Kevlar est en Kevlar sec ;- a said thickness of Kevlar is made of dry Kevlar;

- l’épaisseur de Kevlar est en toile tissée de Kevlar, laquelle est pourvue de fils de trame et de fils de chaines entrelacés ;- the thickness of Kevlar is in woven fabric of Kevlar, which is provided with weft threads and interwoven warp threads;

- une zone de rétention est définie longitudinalement entre deux extrémités axialement opposées d’une surépaisseur de l’enveloppe, et/ou entre deux extrémités axialement opposées d’une couche support de matériau abradable de l’enveloppe, et/ou entre deux extrémités axialement opposées d’une couche de matériau abradable de l’enveloppe, et dans lequel une dite épaisseur de Kevlar s’étend sur au moins 80% de la longueur axiale de la zone de rétention, de préférence au moins 90% de cette longueur, de préférence encore toute cette longueur.- a retention zone is defined longitudinally between two axially opposite ends of an extra thickness of the casing, and/or between two axially opposite ends of a support layer of abradable material of the casing, and/or between two ends axially opposite of a layer of abradable material of the envelope, and in which a said thickness of Kevlar extends over at least 80% of the axial length of the retention zone, preferably at least 90% of this length, of preferably still all this length.

L’invention porte encore sur une turbomachine d’aéronef comportant un carter comportant une ou plusieurs des caractéristiques définies ci-dessus.The invention also relates to an aircraft turbine engine comprising a casing comprising one or more of the characteristics defined above.

L’invention porte de plus sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef tel que décrit ci-dessus, le procédé comportant : la mise en place sur un mandrin d’imprégnation d’au moins deux dits plis en fibres de carbone du renfort en texture fibreuse réalisée avant une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse. Dans ce procédé, au moins une dite épaisseur de Kevlar est mise en place entre les deux dits plis en fibres de carbone au cours de la mise en place sur le mandrin d’imprégnation des au moins deux dits plis en fibres de carbone du renfort en texture fibreuse de manière à former un dit empilement.The invention further relates to a method for manufacturing an aircraft turbine engine casing as described above, the method comprising: placing on an impregnation mandrel at least two said fiber plies carbon of the fibrous texture reinforcement produced before a step of injecting resin into an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel and the fibrous texture reinforcement. In this method, at least one said thickness of Kevlar is placed between the two said carbon fiber plies during the placement on the impregnation mandrel of the at least two said carbon fiber plies of the reinforcement in fibrous texture so as to form a said stack.

Dans le procédé de fabrication d’un carter tel que décrit ci-dessus, ladite épaisseur de Kevlar peut être mise en place, de manière à être interposée entre les deux plis en fibre de carbone, par drapage.In the method of manufacturing a casing as described above, said thickness of Kevlar can be put in place, so as to be interposed between the two carbon fiber plies, by draping.

L’invention peut également porter sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef, ce carter comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine, le renfort en texture fibreuse comportant au moins deux plis en fibres de carbone, le procédé comportant : la mise en place sur un mandrin d’imprégnation des au moins deux dits plis en fibres de carbone du renfort en texture fibreuse réalisée avant une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse. Dans ce procédé, au moins une épaisseur de Kevlar est mise en place, au cours de la mise en place des deux dits plis en fibres de carbone sur le mandrin d’imprégnation, entre les deux dits plis en fibres de carbone de manière à former un empilement.The invention may also relate to a method for manufacturing an aircraft turbomachine casing, this casing comprising an annular casing extending around a longitudinal axis and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement embedded in a resin matrix, the fibrous texture reinforcement comprising at least two carbon fiber plies, the method comprising: placing on an impregnation mandrel at least two said carbon fiber plies of the fibrous texture reinforcement produced before a resin injection step in an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel and the fibrous texture reinforcement. In this method, at least one thickness of Kevlar is placed, during the placement of the two said carbon fiber plies on the impregnation mandrel, between the two said carbon fiber plies so as to form a stack.

Brève description des figuresBrief description of figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during the reading of the detailed description which will follow for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:

La déjà discutée montre partiellement une vue en coupe d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; There already discussed partially shows a sectional view of a fan of an aircraft turbine engine according to the state of the art;

La illustre en coupe schématique un empilement de couches d’un renfort en texture fibreuse d’une enveloppe de l’art antérieur selon la ligne de coupe A-A de la ; There illustrates in schematic section a stack of layers of a fibrous texture reinforcement of an envelope of the prior art along section line AA of the ;

La est une vue en perspective d’une machine de drapage d’un renfort en texture fibreuse d’un matériau composite sur un tambour d’imprégnation avant injection de résine ; There is a perspective view of a machine for draping a fibrous texture reinforcement of a composite material on an impregnation drum before injection of resin;

La montre partiellement une vue en coupe d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef selon l’invention ; There partially shows a sectional view of a fan of an aircraft turbine engine according to the invention;

La illustre en coupe schématique un empilement de couches d’un renfort en texture fibreuse de l’enveloppe de l’invention selon la ligne de coupe B-B de la . There illustrates in schematic section a stack of layers of a fibrous texture reinforcement of the envelope of the invention along the section line BB of the .

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

Dans la description qui suit, l’invention est appliquée à un carter de soufflante tel que le carter 3 illustré partiellement en . L’invention n’est toutefois pas limitée à ce type de carter et peut être appliquée à d’autres carters d’une turbomachine.In the following description, the invention is applied to a fan casing such as the casing 3 illustrated partially in . The invention is however not limited to this type of casing and can be applied to other casings of a turbomachine.

Le carter 3 auquel l’invention s’applique présente une forme générale annulaire autour de l’axe longitudinal A. Une flèche F matérialise un sens vers l’avant des éléments illustrés eu égard à leur orientation une fois installés dans la turbomachine.The casing 3 to which the invention applies has a general annular shape around the longitudinal axis A. An arrow F materializes a forward direction of the elements illustrated with regard to their orientation once installed in the turbomachine.

Le carter 3 comporte une enveloppe annulaire 9 qui s’étend elle-même autour de l’axe A ( ). Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une couche annulaire dite couche support abradable 4’, elle-même disposée sur une surface annulaire interne 9a de l’enveloppe 9.The casing 3 comprises an annular casing 9 which itself extends around the axis A ( ). The fan casing 3 further comprises an annular layer 4 of abradable material, positioned on an annular layer called the abradable support layer 4', itself placed on an internal annular surface 9a of the casing 9.

L’invention concerne en particulier une zone de rétention 10 de l’enveloppe 9, définie longitudinalement entre deux extrémités axialement opposées d’une surépaisseur 10’ de l’enveloppe 9, et/ou entre deux extrémités 4’a, 4’b axialement opposées d’une couche support 4’ de matériau abradable 4 de l’enveloppe 9, et/ou entre deux extrémités axialement opposées 10’a, 10’b d’une couche de matériau abradable 4 de l’enveloppe 9.The invention relates in particular to a retention zone 10 of the casing 9, defined longitudinally between two axially opposite ends of an extra thickness 10' of the casing 9, and/or between two ends 4'a, 4'b axially opposite sides of a support layer 4' of abradable material 4 of the casing 9, and/or between two axially opposite ends 10'a, 10'b of a layer of abradable material 4 of the casing 9.

L’enveloppe 9 est ici réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse 13’ noyé dans une matrice en résine 14. Plus précisément, le renfort en texture fibreuse 13’ est intégré dans la matrice en résine 14 après polymérisation de la résine.The envelope 9 is here made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement 13' embedded in a resin matrix 14. More specifically, the fibrous texture reinforcement 13' is integrated into the resin matrix 14 after polymerization of the resin .

Comme visible en , le renfort en texture fibreuse 13’ comporte un empilement 25 de deux matières en textures fibreuses. Plus précisément, l’empilement 25 comporte une épaisseur de Kevlar 30 ainsi que deux plis en fibres de carbone 16 et 17. L’épaisseur de Kevlar 30 est prise en sandwich, c’est-à-dire interposée, entre les plis 16 et 17.As seen in , the fibrous texture reinforcement 13' comprises a stack 25 of two fibrous texture materials. More precisely, the stack 25 comprises a thickness of Kevlar 30 as well as two plies of carbon fibers 16 and 17. The thickness of Kevlar 30 is sandwiched, that is to say interposed, between the plies 16 and 17.

De préférence, le renfort 13’ comporte au moins un deuxième empilement 26 de deux matières en textures fibreuses, comportant une épaisseur de Kevlar 31 et au moins un pli en fibres de carbone 19 supplémentaire. L’au moins un deuxième empilement 26 recouvre alors radialement extérieurement le premier empilement 25 sur le pourtour de l’enveloppe 9.Preferably, the reinforcement 13' comprises at least a second stack 26 of two materials with fibrous textures, comprising a thickness of Kevlar 31 and at least one ply of additional carbon fibers 19. The at least one second stack 26 then covers radially on the outside the first stack 25 on the periphery of the casing 9.

Dans l’exemple préférentiel, toutefois non limitatif, illustré en , le deuxième empilement 26 comporte une épaisseur de Kevlar et deux plis en fibres de carbone 18 et 19. L’épaisseur de Kevlar 30 est prise en sandwich entre les plis 18 et 19. La structure du renfort en texture fibreuse 13’ illustrée en comporte alors, superposées de l’intérieur vers l’extérieur : un pli en fibre de carbone 16, une épaisseur de Kevlar 30, deux plis en fibre de carbone 17 et 18, une autre épaisseur de Kevlar 31, un pli en fibre de carbone 19. De préférence, au moins l’une, de préférence encore les deux, épaisseurs de Kevlar 30, 31 est en toile de Kevlar pourvue de fils de trame et de fils de chaines entrelacés.In the preferred example, however non-limiting, illustrated in , the second stack 26 comprises a thickness of Kevlar and two plies of carbon fibers 18 and 19. The thickness of Kevlar 30 is sandwiched between the plies 18 and 19. The structure of the reinforcement in fibrous texture 13' illustrated in then comprises, superimposed from the inside outwards: a ply of carbon fiber 16, a thickness of Kevlar 30, two plies of carbon fiber 17 and 18, another thickness of Kevlar 31, a ply of carbon fiber 19. Preferably, at least one, more preferably both, thicknesses of Kevlar 30, 31 is made of Kevlar fabric provided with weft yarns and interlaced warp yarns.

En variante non illustrée, un empilement supplémentaire, ou plusieurs, du type des empilements 25 et 26 peut être encore être prévu dans l’enveloppe 9.As a variant not shown, an additional stack, or several, of the type of stacks 25 and 26 may still be provided in the envelope 9.

Dans l’exemple de la , chaque épaisseur de Kevlar 30 ou 31 comporte un unique pli de Kevlar 30a ou 31a. En variante non illustrée, au moins l’une des épaisseurs de Kevlar 30 ou 31 comporte au moins un deuxième pli de Kevlar 30a ou 31a.In the example of the , each thickness of Kevlar 30 or 31 comprises a single ply of Kevlar 30a or 31a. In a variant not shown, at least one of the thicknesses of Kevlar 30 or 31 comprises at least one second ply of Kevlar 30a or 31a.

De préférence, le(s) pli(s) de Kevlar 30a et/ou 31a prévu(s) ci-dessus présente(nt) une épaisseur respective de 0,05 mm à 1 mm, de préférence encore de 0,1 mm à 0,3 mm.Preferably, the Kevlar ply(s) 30a and/or 31a provided above has (have) a respective thickness of 0.05 mm to 1 mm, more preferably still from 0.1 mm to 0.3mm.

De préférence, non limitativement, la ou les épaisseur(s) de Kevlar 30 et/ou 31 utilisée(s) dans le ou les empilement(s) 25 et/ou 26 est/sont prévue(s) en Kevlar pré-imprégné. En variante, il est toutefois possible d’employer du Kevlar sec.Preferably, without limitation, the layer(s) of Kevlar 30 and/or 31 used in the stack(s) 25 and/or 26 is/are provided in pre-impregnated Kevlar. Alternatively, it is however possible to use dry Kevlar.

La longueur axiale de l’épaisseur de Kevlar 30 et/ou 31 correspond à tout ou partie de la zone de rétention 10. De préférence, la longueur de la ou des épaisseurs de Kevlar 30 et/ou 31 s’étend sur au moins 80% de la longueur axiale de la zone de rétention 10, de préférence au moins 90% de la longueur de la zone de rétention 10, de préférence encore toute la longueur de la zone de rétention 10.The axial length of the thickness of Kevlar 30 and/or 31 corresponds to all or part of the retention zone 10. Preferably, the length of the thickness or thicknesses of Kevlar 30 and/or 31 extends over at least 80 % of the axial length of the retention zone 10, preferably at least 90% of the length of the retention zone 10, more preferably the entire length of the retention zone 10.

Un procédé de fabrication d’un carter 3 pourvu de l’enveloppe 9 présentant au moins un empilement tel que l’empilement 25 peut comporter :A method of manufacturing a casing 3 provided with the casing 9 having at least one stack such as the stack 25 may comprise:

- une étape de mise en place d’au moins deux plis en fibres de carbone 16 et 17 du renfort en texture fibreuse 13’ sur un mandrin d’imprégnation 32 ( ) et,- a step of placing at least two carbon fiber plies 16 and 17 of the fiber texture reinforcement 13' on an impregnation mandrel 32 ( ) And,

- une étape d’injection de résine 14 dans un moule d’imprégnation (non illustré) enveloppant le mandrin d’imprégnation 32 et le renfort en texture fibreuse 13’.- a step of injecting resin 14 into an impregnation mold (not shown) enveloping the impregnation mandrel 32 and the fibrous texture reinforcement 13'.

Les plis en fibres de carbone 16 à 19 sont, de préférence, formés pendant l’enroulement sur le mandrin d’imprégnation 32 d’une feuille en fibres de carbone continue 40 provenant d’un rouleau de fibres de carbone 41 ( ). Pendant l’enroulement des plis 16 à 19, les épaisseurs de Kevlar 30 et 31 peuvent être formées par drapage de feuilles individuelles de Kevlar 130 et 131. Les feuilles de Kevlar 130 et 131 sont alors, de préférence mais non limitativement, de largeur circonférentielle respective égale ou inférieure à la dimension d’un tour complet du mandrin 32 et/ou de l’enveloppe 9. Le(s) épaisseur(s) de Kevlar 30 et/ou 31 est/sont alors disposée(s) autour du mandrin d’imprégnation 32, directement intégrée(s) au sein du renfort en texture fibreuse 13’.The carbon fiber plies 16-19 are preferably formed during the winding onto the impregnating mandrel 32 of a continuous carbon fiber sheet 40 from a roll of carbon fibers 41 ( ). During the winding of the plies 16 to 19, the Kevlar layers 30 and 31 can be formed by draping individual sheets of Kevlar 130 and 131. The Kevlar sheets 130 and 131 are then, preferably but not limited to, of circumferential width respective equal to or less than the dimension of a complete turn of the mandrel 32 and/or of the casing 9. The thickness(es) of Kevlar 30 and/or 31 is/are then placed around the mandrel impregnation 32, directly integrated within the fiber texture reinforcement 13'.

Le drapage de feuilles individuelles de Kevlar 130 et 131 lors de l’enroulement de la feuille en fibres de carbone 40 présente l’avantage, grâce à la tension de la feuille 40 qui est tendue entre le rouleau 41 et le mandrin d’imprégnation 32, d’éliminer les vides et de garantir un compactage optimale des feuilles de Kevlar 130 et 131.Draping individual sheets of Kevlar 130 and 131 while rolling up the carbon fiber sheet 40 has the advantage, due to the tension of the sheet 40 which is stretched between the roll 41 and the impregnation mandrel 32 , eliminate voids and ensure optimal compaction of Kevlar 130 and 131 sheets.

La formation des empilements 25 et 26 s’effectue donc ici directement au cours de l’étape de mise en place du renfort en texture fibreuse 13’ sur le mandrin 32, avant l’étape d’injection de résine 14 dans le moule d’imprégnation (non illustré) enveloppant le mandrin 32.The formation of the stacks 25 and 26 is therefore carried out here directly during the step of placing the reinforcement in fibrous texture 13' on the mandrel 32, before the step of injecting resin 14 into the mold of impregnation (not shown) wrapping the mandrel 32.

Une fois les empilements 25 et 26 en place, le moule est refermé sur le mandrin d’imprégnation recouvert du renfort en texture fibreuse 13’ (appelé à ce stade la préforme). La résine 14 est ensuite est injectée dans le moule puis polymérise, donnant ainsi leur forme définitive à la matrice en résine 14 et à l’enveloppe 9.Once the stacks 25 and 26 are in place, the mold is closed on the impregnation mandrel covered with the fiber texture reinforcement 13' (called the preform at this stage). The resin 14 is then injected into the mold and then polymerizes, thus giving their final shape to the resin matrix 14 and to the envelope 9.

L’invention apporte des avantages à plusieurs niveaux. D’un point de vue technique :The invention brings advantages on several levels. From a technical point of view :

  • le renforcement de la zone de rétention permet l’utilisation d’une préforme moins performante mécaniquement donc moins coûteuse ;the reinforcement of the retention zone allows the use of a mechanically less efficient and therefore less expensive preform;
  • la coinjection du renfort intégré en Kevlar avec la préforme permet d’obtenir une interface de liaison particulièrement résistante.the co-injection of the integrated Kevlar reinforcement with the preform makes it possible to obtain a particularly resistant connection interface.

D’un point de vue industriel :From an industrial point of view:

  • l’ajout d’une épaisseur de Kevlar dans l’épaisseur de l’enveloppe de la manière décrite ci-dessus permet l’utilisation d’une préforme composite moins performante, ce qui autorise des aléas de production ayant un effet sur les propriétés mécaniques ;the addition of a thickness of Kevlar in the thickness of the envelope in the manner described above allows the use of a less efficient composite preform, which allows production hazards having an effect on the mechanical properties ;
  • le cycle de fabrication est faiblement affecté grâce à l’injection commune qui ne nécessite pas d’outillage supplémentaire.the manufacturing cycle is slightly affected thanks to the common injection which does not require additional tooling.

L’invention apporte donc des gains significatifs à la fois sur les plans technique et industriel.The invention therefore brings significant gains both technically and industrially.

Claims (10)

Carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ; 18, 19) noyé dans une matrice en résine (14), le renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ; 18, 19) comportant au moins deux plis en fibres de carbone (16, 17),
caractérisé en ce que le renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ; 18, 19) comporte en outre une épaisseur de Kevlar (30, 30a ; 31, 31a), l’épaisseur de Kevlar (30, 30a ; 31, 31a) étant interposée entre les deux plis en fibres de carbone (16, 17 ; 18, 19) de manière à former un empilement (25, 26).
Aircraft turbomachine casing, comprising an annular casing (9) extending around an axis A and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19) embedded in a resin matrix (14), the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19) comprising at least two carbon fiber plies (16, 17),
characterized in that the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19) further comprises a thickness of Kevlar (30, 30a; 31, 31a), the thickness of Kevlar (30, 30a; 31, 31a) being interposed between the two carbon fiber plies (16, 17; 18, 19) so as to form a stack (25, 26).
Carter selon la revendication précédente, dans lequel l’enveloppe (9) comporte un deuxième empilement (26) comportant une épaisseur de Kevlar (31) respective et au moins un pli en fibres de carbone (18, 19), le deuxième empilement (26) recouvrant alors radialement et extérieurement le premier empilement (25) sur un pourtour de l’enveloppe (9).Casing according to the preceding claim, in which the casing (9) comprises a second stack (26) comprising a respective thickness of Kevlar (31) and at least one ply of carbon fibers (18, 19), the second stack (26 ) then radially and externally covering the first stack (25) on a circumference of the casing (9). Carter selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième empilement (26) comporte deux plis en fibres de carbone (18, 19) distincts des deux plis en fibre de carbone (16, 17) du premier empilement (25), et entre lesquels ladite épaisseur de Kevlar (31) respective est interposée.Casing according to the preceding claim, in which the second stack (26) comprises two carbon fiber plies (18, 19) distinct from the two carbon fiber plies (16, 17) of the first stack (25), and between which said respective thickness of Kevlar (31) is interposed. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une dite épaisseur de Kevlar (30, 31) est formée à partir d’au moins un pli de Kevlar (30a, 31a) d’épaisseur comprise entre 0,05 mm et 1 mm, de préférence entre 0,1 mm et 0,3 mm.Housing according to one of the preceding claims, in which a said thickness of Kevlar (30, 31) is formed from at least one fold of Kevlar (30a, 31a) with a thickness of between 0.05 mm and 1 mm , preferably between 0.1 mm and 0.3 mm. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une dite épaisseur de Kevlar (30, 31) est en Kevlar pré-imprégné.Housing according to one of the preceding claims, in which a said thickness of Kevlar (30, 31) is of pre-impregnated Kevlar. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une zone de rétention (10) est définie longitudinalement entre deux extrémités axialement opposées d’une surépaisseur (10’) de l’enveloppe (9), et/ou entre deux extrémités (4’a, 4’b) axialement opposées d’une couche support (4’) de matériau abradable (4) de l’enveloppe (9), et/ou entre deux extrémités axialement opposées (10’a, 10’b) d’une couche de matériau abradable (4) de l’enveloppe (9), et dans lequel une dite épaisseur de Kevlar (30, 31) s’étend sur au moins 80% de la longueur axiale de la zone de rétention (10), de préférence au moins 90% de cette longueur, de préférence encore toute cette longueur.Casing according to one of the preceding claims, in which a retention zone (10) is defined longitudinally between two axially opposite ends of an extra thickness (10') of the casing (9), and/or between two ends (4 'a, 4'b) axially opposite of a support layer (4') of abradable material (4) of the casing (9), and/or between two axially opposite ends (10'a, 10'b) d 'a layer of abradable material (4) of the envelope (9), and in which a said thickness of Kevlar (30, 31) extends over at least 80% of the axial length of the retention zone (10) , preferably at least 90% of this length, more preferably all of this length. Turbomachine d’aéronef comportant un carter (3) selon l’une des revendications précédentes.Aircraft turbomachine comprising a casing (3) according to one of the preceding claims. Procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef selon l’une des revendications 1 à 6, le procédé comportant :
la mise en place sur un mandrin d’imprégnation (32) d’au moins deux dits plis en fibres de carbone (16, 17) du renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ; 18, 19) réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (32) et le renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ;18, 19),
caractérisé en ce qu’au moins une dite épaisseur de Kevlar (30, 31 ; 30a, 31a) est mise en place entre les deux dits plis en fibres de carbone (16, 17 ; 18, 19) au cours de la mise en place sur le mandrin d’imprégnation (32) des au moins deux dits plis en fibres de carbone (16, 17) du renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17 ; 18, 19) de manière à former un dit empilement (25, 26).
Method of manufacturing an aircraft turbomachine casing (3) according to one of claims 1 to 6, the method comprising:
the placing on an impregnation mandrel (32) of at least two said carbon fiber plies (16, 17) of the fiber texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19) carried out before a step injection of resin (14) into an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel (32) and the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19),
characterized in that at least one said layer of Kevlar (30, 31; 30a, 31a) is placed between the two said plies of carbon fibers (16, 17; 18, 19) during the placement on the impregnation mandrel (32) of the at least two said carbon fiber plies (16, 17) of the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17; 18, 19) so as to form a said stack (25 , 26).
Procédé de fabrication d’un carter (3) selon la revendication précédente, dans lequel ladite épaisseur de Kevlar (30, 31 ; 30a, 31a) est mise en place, de manière à être interposée entre les deux plis en fibre de carbone (16, 17 ; 18, 19), par drapage.Method of manufacturing a casing (3) according to the preceding claim, in which the said thickness of Kevlar (30, 31; 30a, 31a) is put in place, so as to be interposed between the two plies of carbon fiber (16 , 17; 18, 19), by draping. Procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef, ce carter (3) comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), le renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17) comportant au moins deux plis en fibres de carbone (16, 17), le procédé comportant :
la mise en place sur un mandrin d’imprégnation (32) des au moins deux dits plis en fibres de carbone (16, 17) du renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17) réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (32) et le renfort en texture fibreuse (13’ ; 16, 17),
caractérisé en ce qu’au moins une épaisseur de Kevlar (30, 31 ; 30a, 31a) est mise en place, au cours de la mise en place des deux dits plis en fibres de carbone (16, 17 ; 18, 19) sur le mandrin d’imprégnation (32), entre les deux dits plis en fibres de carbone (16, 17 ; 18, 19) de manière à former un empilement (25, 26).
Method of manufacturing an aircraft turbine engine casing (3), this casing (3) comprising an annular casing (9) extending around an axis A and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement ( 13'; 16, 17) embedded in a resin matrix (14), the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17) comprising at least two carbon fiber plies (16, 17), the method comprising:
the placing on an impregnation mandrel (32) of at least two said carbon fiber plies (16, 17) of the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17) carried out before a resin injection step (14) in an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel (32) and the fibrous texture reinforcement (13'; 16, 17),
characterized in that at least one thickness of Kevlar (30, 31; 30a, 31a) is placed, during the placement of the two said plies of carbon fibers (16, 17; 18, 19) on the impregnation mandrel (32), between said two carbon fiber plies (16, 17; 18, 19) so as to form a stack (25, 26).
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