FR3140349A1 - Capot pour une nacelle de turbomachine - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un capot pour une nacelle comprenant :
- un panneau extérieur (10a) annulaire centré sur l’axe longitudinal (X) et comprenant un premier matériau composite, le panneau extérieur (10a) comprenant des faces externe et interne (12a, 12b,
- un joint (14) annulaire, et
- une piste de joint (13) annulaire agencée radialement entre le joint (14) et le panneau extérieur (10a), la piste de joint (13) comprenant des faces annulaires externe et interne (13a, 13b), l’état de surface de la face interne (13b) étant supérieur à l’état de surface de la face interne (12b) et le joint (14) étant en appui sur la face interne (13b) de la piste de joint (13), la face interne (12b) du panneau extérieur (10a) est collé à la face externe (13a) de la piste de joint (13), et la piste de joint (13) comprend un second matériau composite.
Figure 3
Description
L’invention concerne le domaine des capots pour les nacelles de turbomachine, notamment d’aéronef, en particulier les capots comprenant un panneau extérieur en matériau composite.
Une turbomachine d’aéronef comprend typiquement un moteur comprenant d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante mobile en rotation autour d’un axe longitudinal, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz.
La soufflante permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire.
Le flux primaire est comprimé au sein des compresseurs. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. Les gaz issus de la combustion traversent les turbines puis s’échappent au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
La turbomachine comprend en outre une nacelle agencée autour du moteur. La nacelle est annulaire et s’étend autour de l’axe longitudinal. Elle comprend typiquement une section d’entrée d’air, une section moteur et une section arrière. La section moteur s’étend autour du moteur. Elle comprend un capot comprenant un panneau extérieur en matériau composite. Le panneau extérieur est typiquement réalisé par drapage au sein d’un moule et présente des faces externe et interne dont les états de surface diffèrent. La face présentant le meilleur état de surface est la face externe puisqu’elle impacte directement les performances aérodynamiques de l’aéronef. Par ailleurs, le panneau extérieur est agencé autour d’un carter. Le carter et le panneau extérieur délimitent radialement un compartiment moteur. La section arrière comprend une coque annulaire définissant un compartiment arrière. La coque abrite typiquement un dispositif d’inversion de poussée. Les sections moteur et arrière sont reliées axialement mais les compartiments moteur et arrière doivent être isolés l’un de l’autre afin d’éviter les fuites de fluide ou la propagation d’un feu d’un compartiment à l’autre.
A cette fin, le capot comprend typiquement un joint d’étanchéité agencé à l’intérieur du panneau extérieur, séparant de manière étanche le compartiment arrière du compartiment moteur. Afin d’assurer efficacement sa fonction d’étanchéité, le joint d’étanchéité doit être en appui sur une surface présentant un état de surface suffisant, en particulier une rugosité Ra la plus faible possible. Or, le joint est en appui sur la face interne qui présente un état de surface moindre comparé à la face externe.
Par conséquent, il est connu d’agencer une piste de joint en matériau métallique entre le joint et le panneau extérieur. La piste de joint présente un meilleur état de surface que celui de la face interne du panneau extérieur et permet donc d’améliorer l’étanchéité du capot.
La piste de joint est typiquement solidarisée au panneau extérieur par rivetage afin de prévenir une désolidarisation de l’ensemble notamment en cas de feu provoquant une dilatation différentielle de la piste de joint et du panneau extérieur. Des fixations à tête fraisée traversent donc le panneau extérieur. Le panneau extérieur doit présenter une épaisseur suffisante pour loger la fraisure des fixations. En effet, si la tête fraisée des fixations se retrouve à l’extérieur du panneau extérieur, alors les performances aérodynamiques de la turbomachine pourraient être impactées négativement.
Une telle configuration ne donne pas entière satisfaction. La piste de joint étant métallique, elle augmente considérablement la masse du capot. Aussi, le surdimensionnement du panneau extérieur pour loger les fixations augmente encore la masse du capot. Par ailleurs, la solidarisation de la piste de joint sur le panneau extérieur par les fixations à tête fraisée augmente considérablement le délai de fabrication du capot et son coût de fabrication. Enfin, la présence des fixations à tête fraisée, bien que logées en partie dans le panneau extérieur, contribue à diminuer les performances aérodynamiques de la turbomachine.
Par conséquent, il existe un besoin de fournir un capot pour une nacelle d’une turbomachine qui soit capable de fournir une étanchéité optimale, par exemple au feu et aux fluides, léger, facile à fabriquer et qui présente de bonnes propriétés aérodynamiques.
A cet effet, l’invention propose un capot pour une nacelle de turbomachine d’aéronef, le capot s’étendant autour d’un axe longitudinal et comprenant :
- un panneau extérieur annulaire centré sur l’axe longitudinal et comprenant un premier matériau composite, le panneau extérieur comprenant des faces externe et interne présentant chacune un état de surface,
- un joint annulaire, et
- une piste de joint annulaire agencée radialement entre le joint et le panneau extérieur, la piste de joint comprenant des faces annulaires externe et interne présentant chacune un état de surface, l’état de surface de la face interne de la piste de joint étant supérieur, c’est-à-dire meilleur, à l’état de surface de la face interne du panneau extérieur et le joint étant en appui sur la face interne de la piste de joint.
Le capot est remarquable en ce que la face interne du panneau extérieur est collé à la face externe de la piste de joint, et en ce que la piste de joint comprend un second matériau composite.
L’état de surface est caractérisé notamment par deux principaux paramètres qui sont la rugosité R et l’ondulation W. Plus la rugosité et/ou l’ondulation est grande, moins bon est l’état de surface.
Selon l’invention, le joint est en appui sur la face interne de la piste de joint qui présente un état de surface supérieur, c’est-à-dire meilleur, à l’état de surface de la face interne du panneau extérieur. Le joint est donc en appui sur une surface présentant un bon état de surface. L’étanchéité du joint qui se trouve en appui sur cette face s’en trouve donc améliorée. Par ailleurs, selon l’invention, la piste de joint est en matériau composite et le panneau extérieur est également en matériau composite. Grâce à une telle configuration, le risque de dilatation différentielle en cas de feu est limité. La piste de joint peut donc être solidarisée au panneau extérieur par collage. Ceci permet donc de s’affranchir d’une solidarisation de ces deux éléments du capot par rivetage au moyen par exemple de fixations à tête fraisée. Le temps de fabrication du capot et le coût de fabrication sont donc considérablement réduits. Aussi, la piste de joint étant en matériau composite, la masse totale du capot est réduite. Enfin, l’épaisseur du panneau extérieur peut être réduite par rapport à l’art antérieur, réduisant ainsi la masse du capot.
L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- l’état de surface de la face externe du panneau extérieur est supérieur, c’est-à-dire meilleur, à l’état de surface de la face interne du panneau extérieur,
- l’état de surface de la face interne de la piste de joint est supérieur, c’est-à-dire meilleur, à l’état de surface de la face externe de la piste de joint,
- les faces externe et interne du panneau extérieur présentent chacune une rugosité R, et les faces annulaires externe et interne de la piste de joint présentent chacune une rugosité R, la rugosité R de la face interne de la piste de joint étant inférieure à la rugosité R de la face interne du panneau extérieur,
- la rugosité R de la face externe du panneau extérieur est inférieure à la rugosité R de la face interne du panneau extérieur,
- la rugosité R de la face interne de la piste de joint est inférieure à la rugosité R de la face externe de la piste de joint,
- la face interne de la piste de joint présente une rugosité Ra qui est inférieure ou égale à 8 µm, inférieure ou égale à 6,5 µm, inférieure ou égale à 6,4 µm, inférieure ou égale à 4 µm, inférieure ou égale à 3,5 µm, inférieure ou égale à 3,2 µm, inférieure ou égale à 0,8 µm,
- les faces externe et interne du panneau extérieur présentent chacune une ondulation W, et les faces annulaires externe et interne de la piste de joint présentent chacune une ondulation W, l’ondulation W de la face interne de la piste de joint étant inférieure à l’ondulation W de la face interne du panneau extérieur,
- l’ondulation W de la face externe du panneau extérieur est inférieure à l’ondulation W de la face interne du panneau extérieur,
- l’ondulation W de la face interne de la piste de joint est inférieure à l’ondulation W de la face externe de la piste de joint,
- la face interne de la piste de joint présente une ondulation Wa qui est inférieure ou égale à 0,8 mm,
- le second matériau composite comprend une matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice,
- les fibres sont choisies parmi des fibres de carbone ou des fibres de verre ou des fibres d’aramide ou un mélange de celles-ci,
- le second matériau composite comprend au moins une couche ou un pli de fibres, préférentiellement une superposition de couches ou plis de fibres,
- la piste de joint présente une épaisseur (e) comprise entre 0,1 mm et 10 mm,
- une cornière annulaire dont une aile axiale est entourée par le joint, le joint étant agencé radialement entre l’aile axiale de la cornière et la piste de joint.
L’invention concerne également une nacelle pour une turbomachine d’aéronef, comprenant un capot selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
La nacelle selon l’invention peut comprendre les caractéristiques suivantes :
- une section moteur comprenant le capot et un carter agencé à l’intérieur du capot, le capot et le carter délimitant radialement un compartiment moteur, et
- une section arrière comprenant une coque annulaire définissant un compartiment arrière, et
- une cloison annulaire radiale séparant axialement le compartiment moteur du compartiment arrière, la cornière étant reliée à la cloison.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un capot pour une nacelle de turbomachine d’aéronef, selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes:
(a0) fabriquer le panneau extérieur,
(a1) fabriquer la piste de joint,
(a2) coller la face externe de la piste de joint à la face interne du panneau extérieur, puis
(a3) placer le joint annulaire en appui sur la face interne de la piste de joint.
Le procédé selon l’invention peut comprendre la caractéristique suivante :
- à l’étape (a1) la piste de joint (13) est fabriquée par drapage.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la est une vue schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef,
la est une vue schématique en perspective de la nacelle selon l’invention équipant par exemple la turbomachine de la ,
la est une vue de détail du capot de la nacelle de la ,
la est une vue schématique de détail en coupe longitudinale de la piste de joint équipant le capot de la ,
la est une vue schématique en coupe transversale d’un dispositif de drapage,
la est une vue schématique d’un procédé selon l’invention.
Un exemple de turbomachine 1 d’aéronef selon l’invention est représenté sur la . La turbomachine 1 s’étend autour et le long d’un axe longitudinal X.
Dans la présente demande, les termes « axial », « axialement », « radial » et « radialement » sont définis par rapport à l’axe longitudinal X.
Les termes « amont », « aval », « avant » et « arrière » sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine 1 suivant l’axe longitudinal X.
Les termes « interne », « intérieur », « externe », « extérieur », « extérieurement » sont définis par rapport à l’éloignement de l’axe longitudinal X le long d’un axe radial perpendiculaire à l’axe longitudinal X.
La turbomachine 1 comprend un moteur comprenant d’amont en aval, une soufflante 2 et un générateur de gaz. Le générateur de gaz comprend d’amont en aval, au moins un compresseur tel qu’un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, au moins une turbine telle qu’une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7.
La soufflante 2 permet l’aspiration d’un flux d’air F se divisant en un flux primaire F1 et un flux secondaire F2. Le flux primaire F1 traverse une veine primaire de la turbomachine 1 tandis que le flux secondaire F2 est dirigé vers une veine secondaire 1a entourant la veine primaire.
Le flux primaire F1 est comprimé au sein du compresseur basse pression 3 puis du compresseur haute pression 4. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion 5. Les gaz formés par la combustion traversent les turbines haute pression 6 et basse pression 7. Les gaz s’échappent enfin au travers d’une tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
La soufflante 2 est mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X. La soufflante 2 comprend des aubes 2a régulièrement réparties autour d’un disque centré sur l’axe longitudinal X.
La turbomachine 1 comprend en outre une nacelle 8 agencée autour du moteur. La nacelle 8 est annulaire et centrée sur l’axe longitudinal X. Elle comprend de l’amont vers l’aval, une section d’entrée d’air 9, une section moteur 10 et une section arrière 11. Les sections d’entrée d’air, moteur et arrière 9, 10, 11 sont annulaires et centrées sur l’axe longitudinal X.
La section d’entrée d’air 9 comprend une paroi extérieure 9a, une paroi intérieure 9b et une lèvre d’entrée d’air 9c reliant les parois extérieure et intérieure 9a, 9b à leurs extrémités amont.
Les parois extérieure et intérieure 9a, 9b délimitent radialement un compartiment d’entrée 17.
La section moteur 10 comprend un capot comprenant un panneau extérieur 10a annulaire centré sur l’axe longitudinal X. Le panneau extérieur 10a est avantageusement formé de deux demi panneaux mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation s’étendant longitudinalement. Ceci permet l’ouverture et la fermeture du panneau extérieur 10a. Par exemple, en référence à la , les demi panneaux sont montés mobiles en rotation autour d’un mat 20. Le mat 20 permet de relier la turbomachine 1 à l’aéronef 1.
Le panneau extérieur 10a comprend un premier matériau composite. Il comprend une matrice polymérique et des fibres de renfort noyés dans la matrice. La matrice polymérique est par exemple choisie parmi les polymères thermodurcissables tels qu’une résine époxy ou les polymères thermoplastiques tel qu’une polyoléfine.
Le panneau extérieur 10a est avantageusement réalisé par drapage, en particulier par drapage de préimprégnés, notamment sous vide.
Le panneau extérieur 10a présente une face externe 12a et une face interne 12b. Les faces externe et interne 12a, 12b présentent chacune un état de surface. L’état de surface de la face externe 12a est différent de l’état de surface de la face interne 12b.
Chaque face externe et interne 12a, 12b présentent une rugosité R et une ondulation W.
L’état de surface est définit dans la norme ISO4287 :1997 ou encore la norme ASME B46.1 : 2009. L’état de surface est caractérisé notamment par deux principaux paramètres qui sont la rugosité R et l’ondulation W.
La rugosité R (également appelé « roughness » en langue anglaise) correspond aux faibles irrégularités géométriques, de l’ordre du µm, contrairement à l’ondulation W (également appelé « waviness » en langue anglaise) qui correspond aux irrégularités géométriques de grande dimension, de l’ordre du mm, et généralement périodiques.
La rugosité Ra correspond à la moyenne arithmétique des valeurs absolues des ordonnées du profil de rugosité de la surface à l’intérieur d’une longueur de base du profil. La rugosité Ra est définie dans la norme ISO4287 :1997. Elle peut être mesurée selon la norme ISO 4288:1996 ou encore ASME B46.1 : 2009.
L’ondulation Wa correspond à la moyenne arithmétique des valeurs absolues des ordonnées du profil d’ondulation de la surface à l’intérieur d’une longueur de base du profil. L’ondulation Wa est définie dans la norme ISO4287 :1997. Elle peut être mesurée selon la norme ISO 4288:1996 ou encore ASME B46.1 : 2009.
L’état de surface de la face externe 12a est supérieur, c’est-à-dire meilleur, que l’état de surface de la face interne 12b.
La rugosité R de la face externe 12a est inférieure à la rugosité R de la face interne 12b. Préférentiellement, la rugosité Ra de la face externe 12a est inférieure à la rugosité Ra de la face interne 12b.
En outre, l’ondulation W de la face externe 12a est inférieure à l’ondulation W de la face interne 12b. Préférentiellement, l’ondulation Wa de la face externe 12a est inférieure à l’ondulation Wa de la face interne 12b.
La face externe 12a est en contact avec l’air et un bon état de surface de cette face permet de réduire les perturbations de l’écoulement de l’air le long de la turbomachine 1. Une telle configuration permet donc de maximiser les performances aérodynamiques de la turbomachine 1 et par suite, de l’aéronef.
La rugosité Ra de la face externe 12a est par exemple inférieure à 6,4 µm, inférieure à 3,2 µm, inférieure à 0,8 µm. La rugosité Ra de la face interne 12b est par exemple supérieure à 3,2 µm, notamment supérieure à 6,4 µm.
L’ondulation Wa de la face externe 12a est par exemple inférieure ou égale à 0,8 mm et l’ondulation Wa de la face interne 12b est par exemple supérieure à 0,8 mm.
La section moteur 10 comprend en outre un carter 16 agencé à l’intérieur du capot. Le carter 16 entoure le moteur. Le carter 16 est annulaire et centré sur l’axe longitudinal X. Le carter 16 comprend par exemple un carter de soufflante 16a entourant la soufflante 2 et un carter moteur 16b entourant le générateur de gaz et situé à l’aval du carter de soufflante 16a. Les carter de soufflante et moteur 16a, 16b sont par exemple reliés axialement par l’intermédiaire de premières brides annulaires 16c.
Le carter 16 est relié à la section d’entrée d’air 9 et à la section arrière 11 par des secondes brides annulaires 16c’.
Le carter 16 et le panneau extérieur 10a délimitent radialement un compartiment moteur 18.
La section arrière 11 comprend une coque annulaire comprenant des parois externe et interne 11a, 11b. Les paroi externe et interne 11a, 11b délimitent entre elles un compartiment arrière 19.
La nacelle 8 comprend en outre une cloison amont 9d annulaire. Préférentiellement, la cloison amont 9d est une cloison étanche au feu et aux fluides. Elle sépare axialement le compartiment d’entrée 17 et le compartiment moteur 18. La cloison amont 9d s’étend radialement entre les parois extérieure et intérieure 9a, 9b. La cloison amont 9d est par exemple en métal, tel que du titane.
La nacelle 8 comprend en outre une cloison aval 11c annulaire. La cloison aval 11c s’étend radialement entre les paroi externe et interne 11a, 11b. Elle sépare axialement le compartiment moteur 18 du compartiment arrière 19. Préférentiellement, la cloison annulaire 11c est une cloison étanche au feu et aux fluides.
La cloison aval 11c est reliée à une cornière aval 15 et la cloison amont 9d est reliée à une cornière amont 15’. Les cornières aval et amont 15, 15’ sont annulaires. Les cornières aval et amont 15, 15’ sont agencées à l’intérieur du panneau extérieur 10a.
Elles présentent chacune une section transversale en forme de L. Elles comprennent chacune une aile axiale 15a et une aile radiale 15b. L’aile axiale 15a de la cornière aval 15 s’étend dans le compartiment arrière 19 et l’aile radiale 15b de la cornière aval 15 est reliée à la cloison annulaire 11c ou en appui contre la cloison annulaire 11c. Elle s’étend radialement vers l’intérieur à partir de l’aile axiale 15a.
Afin d’améliorer l’étanchéité du compartiment moteur 18 et de l’isoler au moins du compartiment arrière 19, le capot comprend en outre au moins un joint 14 annulaire. Le joint 14 est agencé radialement entre la cornière aval 15 et le panneau extérieur 10a. Le joint 14 est plus particulièrement agencé radialement entre le panneau extérieur 10a et l’aile axiale 15a. Le joint 14 est en matériau comprenant un élastomère tel qu’un silicone. Avantageusement, le matériau comprend en outre des fibres de renfort noyés dans l’élastomère. Les fibres de renfort sont par exemple des fibres de verre.
Le capot comprend en outre une piste de joint 13 agencée radialement entre le joint 14 et le panneau extérieur 10a.
La piste de joint 13 comprend des faces externe et interne 13a, 13b. La face externe 13a est collée à la face interne 12b du panneau extérieur 10a et le joint 14 est en appui sur la face interne 13b. Le matériau de la colle est par exemple choisi parmi les résines époxy.
Chaque face externe et interne 13a, 13b présente un état de surface. Préférentiellement, l’état de surface de la face externe 13a est différent de l’état de surface de la face interne 13b.
Chaque face externe et interne 13a, 13b présente une rugosité R et une ondulation W.
L’état de surface de la face interne 13b de la piste de joint 13 est supérieur, c’est-à-dire meilleur, que l’état de surface de la face interne 12b du panneau extérieur 10a.
La rugosité R de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à la rugosité R de la face interne 12b du panneau extérieur 10a. Préférentiellement, la rugosité Ra de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à la rugosité Ra de la face interne 12b du panneau extérieur 10a.
L’ondulation W de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à l’ondulation W de la face interne 12b du panneau extérieur 10a. Préférentiellement, l’ondulation Wa de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à l’ondulation Wa de la face interne 12b du panneau extérieur 10a.
Grâce à cette caractéristique, le joint 14 est en appui sur une surface présentant un meilleur état de surface que celui de la face interne 12b du panneau extérieur 10a. Ceci permet d’améliorer l’étanchéité du capot.
L’état de surface de la face interne 13b de la piste de joint 13 est supérieur, c’est-à-dire meilleur, que l’état de surface de la face externe 13a de la piste de joint 13.
La rugosité R de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à la rugosité R de la face externe 13a de la piste de joint 13. Préférentiellement, la rugosité Ra de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à la rugosité Ra de la face externe 13a de la piste de joint 13.
L’ondulation W de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à l’ondulation W de la face externe 13a de la piste de joint 13. Préférentiellement, l’ondulation Wa de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure à l’ondulation Wa de la face externe 13a de la piste de joint 13.
Une telle caractéristique permet de façon particulièrement avantageuse de favoriser le collage de la piste de joint 13 sur le panneau extérieur 10a. En effet, les faces de collage sont les faces présentant les moins bons états de surface, donc les plus grandes rugosité et ondulation, ce qui favorise le collage et améliore donc la force de collage de ces deux pièces.
La rugosité Ra de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure ou égale à 8 µm, inférieure ou égale à 6,5 µm, inférieure ou égale à 6,4 µm, inférieure ou égale à 4 µm, inférieure ou égale à 3,5 µm, inférieure ou égale à 3,2 µm, inférieure ou égale à 0,8 µm.
L’ondulation Wa de la face interne 13b de la piste de joint 13 est inférieure ou égale à 0,8 mm.
La rugosité Ra de la face externe 13a de la piste de joint 13 est supérieure à 3, 2µm, 5, supérieure à 6 µm, supérieure à 6,4µm.
L’ondulation Wa de la face interne 13b de la piste de joint 13 est supérieure à 0,8 mm.
La piste de joint 13 présente une épaisseur e comprise entre 0,1 mm et 10 mm, avantageusement entre 0,1 mm et 6 mm. La piste de joint 13 présente avantageusement une longueur axiale L supérieure ou égale à 5 mm, encore plus avantageusement supérieure ou égale à 10 mm. Avantageusement, la longueur axiale L de la piste de joint 13 est inférieure à une longueur axiale de du panneau extérieur 10a.
La piste de joint 13 comprend un second matériau composite. Ceci permet de favoriser la liaison par collage entre la piste de joint 13 et le panneau extérieur 10a et de limiter le risque de désolidarisation de la piste de joint 13 à cause d’une dilatation différentielle de la piste de joint 13 et du panneau extérieur 13a.
Le second matériau composite comprend une matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice. Les fibres sont choisies parmi des fibres de carbone ou des fibres de verre ou des fibres d’aramide ou un mélange de celles-ci. La matrice polymérique est par exemple choisie parmi les polymères thermodurcissables tels qu’une résine époxy ou les polymères thermoplastiques tel qu’une polyoléfine.
Le second matériau composite comprend au moins une couche ou pli 13’ de fibres. Avantageusement, le second matériau composite comprend une superposition de couches ou de plis 13’ de fibres. Préférentiellement, le second matériau composite comprend entre un pli 13’ et quarante plis 13’.
Avantageusement, le premier matériau composite est identique au second matériau composite. Ceci permet d’améliorer la liaison entre la piste de joint 13 et le panneau extérieur 10a et de limiter encore plus le risque de désolidarisation de la piste de joint 13 à cause d’une dilatation différentielle de la piste de joint 13 et du panneau extérieur 13a.
La piste de joint 13 est avantageusement réalisée par drapage, en particulier par drapage de préimprégnés, notamment sous vide.
Un second joint peut être agencé radialement entre la cornière amont 15’ et le panneau extérieur 10a de la même façon que décrite précédemment.
La piste de joint 13 est réalisée au sein du dispositif de drapage 100 illustré par exemple sur la . Le dispositif de drapage 100 comprend un moule 102 et une vessie 104 délimitant avec le moule 102 un espace sous vide 104a. La pression de l’espace sous vide 104a est donc inférieure à la pression à l’extérieur de l’espace sous vide 104.
Le dispositif de drapage 100 comprend en outre au moins un canal 106 d’infusion de la matrice à l’état non polymérisé agencé dans l’espace sous vide 104. Le dispositif de drapage 100 comprend également de manière avantageuse une bande anti-adhérente 108 agencée dans l’espace sous vide 104 entre le canal 106 et le pli 13’.
Un procédé de fabrication du capot va maintenant être décrit en référence à la . Le procédé comprend les étapes suivantes :
(a0) fabriquer le panneau extérieur 10a,
(a1) fabriquer la piste de joint 13,
puis
(a2) coller la face externe 13a de la piste de joint au panneau extérieur 10a, notamment à la face interne 12b du panneau extérieur 10a, puis
(a3) placer le joint 14 en appui sur la face interne 13b de la piste de joint 13.
L’étape (a0) peut être réalisée avant ou après l’étape (a1).
Préférentiellement, à l’étape (a1) la piste de joint 13 est fabriquée par drapage dans le dispositif de drapage 100.
L’étape (a1) peut comprendre les étapes successives suivantes réalisées dans l’ordre chronologique :
- agencer au moins un pli 13’ dans le moule 102,
- agencer le canal 106 d’infusion dans le moule 102
- agencer la vessie 104 sur le moule 102 de façon à délimiter l’espace sous vide 104a entre la vessie 104 et le moule 102,
- injecter la résine dans le canal 106 pour former la matrice.
La face interne 13b de la piste de joint 13 est la face faisant face au moule 102 et la face externe 13a est la face opposée, donc située du côté de la vessie 104. La face interne 13b présente ainsi un meilleur état de surface, en particulier une rugosité Ra et une ondulation Wa inférieures à la rugosité Ra et à l’ondulation Wa de la face externe 13a.
Le panneau extérieur 10a peut être fabriqué dans l’étape (a0) selon ce même procédé.
Dans l’étape (a2), la colle peut être appliquée manuellement ou mécaniquement à l’aide d’un pistolet par exemple.
Le capot de l’invention présente donc une bonne étanchéité, notamment aux fluides et au feu tout en étant léger, peu coûteux et facile à fabriquer.
Claims (20)
- Capot pour une nacelle (8) de turbomachine (1) d’aéronef, le capot s’étendant autour d’un axe longitudinal (X) et comprenant :
- un panneau extérieur (10a) annulaire centré sur l’axe longitudinal (X) et comprenant un premier matériau composite, le panneau extérieur (10a) comprenant des faces externe et interne (12a, 12b) présentant chacune un état de surface,
- un joint (14) annulaire, et
- une piste de joint (13) annulaire agencée radialement entre le joint (14) et le panneau extérieur (10a), la piste de joint (13) comprenant des faces annulaires externe et interne (13a, 13b) présentant chacune un état de surface, l’état de surface de la face interne (13b) de la piste de joint (13) étant supérieur à l’état de surface de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a) et le joint (14) étant en appui sur la face interne (13b) de la piste de joint (13), caractérisé en ce que la face interne (12b) du panneau extérieur (10a) est collé à la face externe (13a) de la piste de joint (13), et en ce que la piste de joint (13) comprend un second matériau composite. - Capot selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’état de surface de la face externe (12a) du panneau extérieur (10a) est supérieur à l’état de surface de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a).
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’état de surface de la face interne (13b) de la piste de joint (13) est supérieur à l’état de surface de la face externe (13a) de la piste de joint (13).
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces externe et interne (12a, 12b) du panneau extérieur (10a) présentent chacune une rugosité R, et en ce que les faces annulaires externe et interne (13a, 13b) de la piste de joint (13) présentent chacune une rugosité R, la rugosité R de la face interne (13b) de la piste de joint (13) étant inférieure à la rugosité R de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a).
- Capot selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la rugosité R de la face externe (12a) du panneau extérieur (10a) est inférieure à la rugosité R de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a).
- Capot selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la rugosité R de la face interne (13b) de la piste de joint (13) est inférieure à la rugosité R de la face externe (13a) de la piste de joint (13).
- Capot selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la face interne (13b) de la piste de joint (13) présente une rugosité Ra qui est inférieure ou égale à 8 µm, inférieure ou égale à 6,5 µm, inférieure ou égale à 6,4 µm, inférieure ou égale à 4 µm, inférieure ou égale à 3,5 µm, inférieure ou égale à 3,2 µm, inférieure ou égale à 0,8 µm.
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces externe et interne (12a, 12b) du panneau extérieur (10a) présentent chacune une ondulation W, et en ce que les faces annulaires externe et interne (13a, 13b) de la piste de joint (13) présentent chacune une ondulation W, l’ondulation W de la face interne (13b) de la piste de joint (13) étant inférieure à l’ondulation W de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a).
- Capot selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’ondulation W de la face externe (12a) du panneau extérieur (10a) est inférieure à l’ondulation W de la face interne (12b) du panneau extérieur (10a).
- Capot selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l’ondulation W de la face interne (13b) de la piste de joint (13) est inférieure à l’ondulation W de la face externe (13a) de la piste de joint (13).
- Capot selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la face interne (13b) de la piste de joint (13) présente une ondulation Wa qui est inférieure ou égale à 0,8 mm.
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second matériau composite comprend une matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice.
- Capot selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fibres sont choisies parmi des fibres de carbone ou des fibres de verre ou des fibres d’aramide ou un mélange de celles-ci.
- Capot selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le second matériau composite comprend au moins une couche ou un pli (13’) de fibres, préférentiellement une superposition de couches ou plis (13’) de fibres.
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piste de joint (13) présente une épaisseur (e) comprise entre 0,1 mm et 10 mm.
- Capot selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une cornière (15) annulaire dont une aile axiale (15a) est entourée par le joint (14), le joint (14) étant agencé radialement entre l’aile axiale (15a) de la cornière (15) et la piste de joint (13).
- Nacelle (8) pour une turbomachine (1) d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend un capot selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Nacelle selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 16, caractérisée en ce qu’elle comprend :
- une section moteur (10) comprenant le capot et un carter (16) agencé à l’intérieur du capot, le capot et le carter (16) délimitant radialement un compartiment moteur (18), et
- une section arrière (11) comprenant une coque annulaire définissant un compartiment arrière (19), et
- une cloison (11c) annulaire radiale séparant axialement le compartiment moteur (18) du compartiment arrière (19), la cornière (15) étant reliée à la cloison (11c). - Procédé de fabrication d’un capot pour une nacelle (8) de turbomachine (1) d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:
(a0) fabriquer le panneau extérieur (10a),
(a1) fabriquer la piste de joint (13),
(a2) coller la face externe (13a) de la piste de joint (13) à la face interne (12b) du panneau extérieur (10a), puis
(a3) placer le joint (14) annulaire en appui sur la face interne (13b) de la piste de joint (13). - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’à l’étape (a1) la piste de joint (13) est fabriquée par drapage.
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2022
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