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WO2025061701A1 - Carter de compresseur basse pression d'une turbomachine d'aéronef - Google Patents

Carter de compresseur basse pression d'une turbomachine d'aéronef Download PDF

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Publication number
WO2025061701A1
WO2025061701A1 PCT/EP2024/075973 EP2024075973W WO2025061701A1 WO 2025061701 A1 WO2025061701 A1 WO 2025061701A1 EP 2024075973 W EP2024075973 W EP 2024075973W WO 2025061701 A1 WO2025061701 A1 WO 2025061701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
section
casing
compressor
blade
vein
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/075973
Other languages
English (en)
Inventor
Mathieu Renaud
Julien Philippe GALLET
Romain Jonathan MOUCHARD
Original Assignee
Safran Aero Boosters
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aero Boosters filed Critical Safran Aero Boosters
Publication of WO2025061701A1 publication Critical patent/WO2025061701A1/fr

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    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
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    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
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    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6032—Metal matrix composites [MMC]

Definitions

  • TITLE Low pressure compressor casing of an aircraft turbomachine
  • the invention relates to a low-pressure compressor casing, preferably a fast one, for an aircraft turbomachine. It also relates to such a compressor and such a turbomachine.
  • casings combining composite materials and metallic materials are known, but a casing with improved properties is still expected, not only in terms of weight and/or cost price but also in terms of debris retention capacity and/or the problem of differential thermal expansion in the context of a low-pressure compressor, and in particular in the context of a fast low-pressure compressor.
  • the invention aims to at least partially overcome the above drawbacks and to this end proposes a low-pressure compressor casing for an aircraft turbomachine, said casing comprising an annular wall extending along a longitudinal axis of said casing, said annular wall having a first annular section and a second annular section, said first section being intended to be located in line with a rotor stage of said compressor and said second section being intended to be located in line with a stator stage of said compressor, said first section and said second sections being distinct from one another, said first section comprising a metallic material, said second section being made of composite material.
  • said first and second sections are not in continuity of material with one another.
  • the invention is based on the analysis that a low pressure compressor casing has different zones having specific functions along its longitudinal axis, some of its functions seeing their severity reinforced in the case of a fast low pressure compressor.
  • a first of these zones is formed by the one located to the right of the rotor stage of the compressor. It must be able to retain fragments of rotor parts of the compressor such as blade fragments. This retention function is all the more necessary in the case of a fast low-pressure compressor as the blades rotate at high speed and fragments that would detach from them would therefore have greater kinetic energy and the capacity to cause damage.
  • a second of these zones is formed by the one located at the right of the stator stage of the compressor. This must allow guidance of the air flow passing through the turbomachine and/or the stator blade support.
  • each part of the casing is independent of one another. It can thus be formed from one or more materials ensuring its own function, instead of having to resort to a single-piece casing which risks not fulfilling the functions of each of the zones as well as possible, while giving the casing a limited overall weight and cost.
  • the casing according to the invention is a casing for a fast low-pressure compressor of an aircraft turbomachine.
  • the term 'fast' designates a low-pressure compressor for a turbomachine comprising a fan and a speed reducer between said fan and said compressor.
  • Said reducer allows the low-pressure compressor to have a rotation speed different from and higher than a rotation speed of the fan.
  • the rotation speed of the fan being limited in the case of a subsonic air flow, the rotation speed of a low-pressure compressor in a turbomachine comprising such a reducer can therefore be higher than in a turbomachine not comprising such a reducer.
  • the retention function of the casing in line with the rotor blades is reinforced.
  • the higher rotation speed of the compressor permitted by the presence of the reducer implies a higher kinetic energy of the rotor blades of the compressor during its operation.
  • a reinforced retention capacity is therefore necessary in order to limit the damage caused by the detached blade in the environment of the low-pressure compressor.
  • said first section and said second section are upstream and downstream, respectively, according to the direction of circulation of the fluid in the turbomachine.
  • the first section has a better retention capacity than the second section
  • said first section comprises a metallic material
  • said first section is formed from a metallic material
  • said first section comprises a metallic laminated material
  • said first section comprises a support ferrule and said metal foliage is attached to an inner face of said ferrule
  • said first section comprises cartridges succeeding each other angularly over 360° around said longitudinal axis of the casing
  • said casing comprises a circumferential flange originating from one and/or the other of said first and second sections for attachment to the other section,
  • said first section comprises a centering shoulder for said second section
  • said second section is intended to delimit a vein for a divergent flow of said fluid
  • said casing comprises blades, in particular stator blades, fixed to said second section,
  • stator blade(s) are formed from composite material and have at least one non-threaded housing, - said casing is configured so that a passage of fixing elements in the housing(s) is radially offset relative to a longitudinal axis of the blade,
  • said first section is intended to be flush with a clearance near a distal edge of blades of the rotor stage of the compressor, said blades being made of metal
  • said first section is located at an upstream part of the casing according to the direction of flow of the fluid
  • said second section is located at a downstream part of the casing according to the direction of flow of the fluid
  • a first longitudinal end of the casing is intended to be secured to a first support
  • said casing comprises at least one fixing flange, in particular to said first support and/or to said second support,
  • said casing in particular said first and/or said second section, has an annular part made of composite material, said annular part being provided with a body and a lateral flank connected to said body by an elbow,
  • said fixing flange comprises a first part configured to reinforce said annular part of the casing at said elbow and a second part configured to center said annular part on a support.
  • the invention also relates to a low-pressure compressor, preferably a fast one, for an aircraft turbomachine comprising a casing as described above.
  • stator blades are in non-immobilizing mechanical contact with the second section. Said stator blades are optionally attached radially internally to an internal shell of the compressor.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine comprising a compressor as described above.
  • said turbomachine comprises a fan and a speed reducer between said fan and said compressor.
  • said turbomachine comprises:
  • a radially external downstream vein the nozzle being configured to separate an air flow from the upstream vein into a first air flow passing through the radially internal downstream vein and a second air flow passing through the radially external downstream vein.
  • said first section delimits the upstream vein.
  • said second section delimits the radially external downstream vein.
  • the first and second sections belong respectively to the upstream vein and to the radially external downstream vein.
  • the first section and the second section are located upstream and downstream of the nozzle, respectively, according to the direction of flow of the air flow.
  • the first section and the second section are preferably located upstream and downstream of the nozzle, respectively, according to the longitudinal axis X.
  • FIG. 1 schematically illustrates a section along a longitudinal cutting plane of an example of a casing according to a first aspect of the invention
  • FIG. 2a and 2b schematically illustrate a section along a longitudinal cutting plane of examples of casing according to a second aspect of the invention
  • FIG. 3 details a part marked III in figures 2a and 2b;
  • FIG. 4 schematically illustrates a section along a longitudinal cutting plane of a part of an example of a casing according to a third aspect of the invention
  • FIG. 5 schematically illustrates a section along a longitudinal sectional plane of an example of a fixing flange according to a fourth aspect of the invention.
  • FIG. 6 schematically illustrates a section along a longitudinal sectional plane of an example of a part of a turbomachine comprising a casing according to the invention.
  • the invention firstly relates to a casing 1 of a low-pressure compressor, preferably a fast compressor, of an aircraft turbomachine.
  • Said compressor and said turbomachine are intended to be traversed by a fluid, in particular an air flow, illustrated by the arrow marked 2.
  • Said casing 1 preferably has a shape of revolution around a longitudinal axis extending in a direction marked X.
  • said longitudinal axis is also designated ‘longitudinal axis of the casing’ or ‘longitudinal axis X’.
  • the casing comprises an annular wall 4, in particular an internal wall, extending along the longitudinal axis of said casing 1.
  • the annular wall 4, or a portion of the annular wall 4 may further extend radially around the longitudinal axis of the casing.
  • an inner radius of the annular wall 4 varies as a function of a position along the longitudinal axis.
  • the inner radius of the annular wall 4, or a portion of the annular wall 4 is constant as a function of the position along the longitudinal axis.
  • the inner radius of the annular wall 4 is measured from, and radially relative to, the longitudinal axis of the casing.
  • a first longitudinal end of the casing 1 is intended to be fixed to a first support, in particular annular, of the compressor.
  • a second longitudinal end of the casing 1, opposite the first end, is intended to be fixed to a second support, in particular annular, of the compressor.
  • Said casing 1 optionally comprises other annular portions, attached to said annular wall 4 and extending it upstream and/or downstream depending on the direction of circulation of the air flow.
  • said second zone 8 is intended to delimit a vein for a divergent flow of said fluid.
  • divergent it is meant that a main direction of said flow deviates radially from said longitudinal axis of the casing according to the direction of circulation of said flow.
  • said casing 1 comprises stator vanes 28 fixed, in particular bolted, to said second zone 8, for example as will be described later.
  • an inner radius of the annular wall 4 is substantially constant at the level of said first zone 6 intended to be located at right angles to a rotor stage 10 of said compressor.
  • the annular wall 4 at the level of said first zone 6 preferably extends mainly in the longitudinal direction.
  • the inner radius of the annular wall 4 at the level of said second zone 8 is increasing, preferably strictly increasing, according to the direction of circulation of the flow.
  • the annular wall 4 at the level of said second zone 8 preferably deviates radially from said longitudinal axis according to the direction of circulation of said flow, that is to say from upstream to downstream of the annular wall.
  • the inner radius of the annular wall 4 is measured from the longitudinal axis of the casing, and in the radial direction relative to the longitudinal axis of the casing.
  • said first zone 6 and said second zone 8 are positioned on either side of the spout 80 in the longitudinal direction X.
  • Said first zone is upstream of the spout.
  • Said second zone 8 is downstream of the spout.
  • Said second zone 8 is intended to delimit the radially external annular vein, preferably for a divergent flow of said fluid.
  • said first zone 6 and said second zone 8 are respectively formed of a first section 7 and a second section 9, distinct from one another. This means that said first and second sections 7, 9 are not in continuity of material with one another. On the contrary, they are advantageously attached to one another, directly or indirectly.
  • said first and second zones 6, 8 of the casing are independent of one another. They can thus be formed from one or more materials ensuring the function specific to them instead of having recourse to a single-piece casing made of a single material, possibly heavier and/or more expensive, and risking not fulfilling the specifications of all the zones as well as possible.
  • the inner radius of the annular wall 4 is substantially constant at the first section 7 and the annular wall 4 deviates radially from said longitudinal axis at the second section 9.
  • the positioning of the junction between the first and second sections is preferably carried out in an area without a function of retention or fixing of the stator.
  • the positioning of the junction between the first and second sections is for example carried out at the level of the beak 80 in the longitudinal direction X.
  • said first section 7 advantageously comprises a metallic material, in particular a block of metallic material such as aluminum, an aluminum alloy, titanium and/or a titanium alloy. Alternatively, it is a metal lamination which will be described in more detail below in relation to a second aspect of the invention.
  • said first section 7 is, for example, continuous and formed from the same block of material, in particular the same block of metallic material and/or the same metallic lamination, over its entire circumference and its thickness.
  • said first section 7 is formed from said block of metallic material and/or said metallic lamination, taken in the form of cartridges as mentioned above.
  • said cartridges are advantageously subject to said second section 9.
  • said first section 7 comprises a support shell. It further comprises a reinforcing coating comprising said metal lamination material, said reinforcing coating then being attached to an inner face of said shell, for example continuously over its entire circumference or in the form of cartridges as mentioned above. Said shell is formed, in particular from composite material.
  • Such a configuration of the first section is described below in the context of the second aspect of the invention in which the support shell 14 is continuous over all of the first and second zones 6, 8 but has a first zone 6 having the configuration with support layer 14 and reinforcing coating 32 in question.
  • the first section 7 is attached to the second section 9 via said support shell.
  • the reinforcing coating 32 is received in a recess of the support ferrule 14.
  • the reinforcing coating comprises an internal surface, i.e. radially internal relative to the longitudinal axis X.
  • the support ferrule comprises an internal surface, i.e. radially internal relative to the longitudinal axis X.
  • the internal surface of the annular wall 4 located at the first zone comprises, or is formed by the internal surfaces of the reinforcing coating and the support shell.
  • the internal surfaces of the reinforcing coating and the shell successively and in this order form the internal surface of the annular wall in the direction of flow of the fluid within the casing.
  • the internal surfaces of the reinforcing coating and the shell delimit a fluid circulation vein at the level of the first zone 6.
  • these are aligned in continuity with each other.
  • Such continuity of the wall improves the flow of the fluid.
  • these at the interface between the inner surfaces of the reinforcing coating and the support ferrule, these have radii measured radially from the longitudinal axis X which are identical.
  • such a radius is substantially constant in the first zone 6.
  • Said second section 9 is advantageously made of composite material. This avoids having to produce an all-metal casing, which is expensive and heavy.
  • Said composite material is, for example, an organic matrix. It is in particular a material comprising an epoxy matrix and/or carbon fibers, advantageously unidirectional. It is optionally draped, in particular by robot.
  • said first section 7 and said second section 9 are advantageously secured to each other, in particular without intermediate sections.
  • Said first section 7 advantageously comprises a centering shoulder 24 for said second section 9.
  • said second section 9 bears on said shoulder 24 by an inner face 26 or outer face of said second section 9.
  • said second section 9 bears on said shoulder 24 by an inner face 26 of said second section 9.
  • the metal expanding more than the composite with an increase in temperature, using the inner surface of the part made of composite material to ensure the support makes it possible to maintain contact and therefore centering when the temperature increases.
  • Said casing 1 here further comprises attachment flanges 16, 18, 20, 22, preferably circumferential, in particular originating from one and/or the other of said first and second sections 7, 9. They are intended, for example, for attachment to the other section and/or for fixing to the other parts and/or support 4', 4" of the casing and/or the compressor.
  • the casing 1 optionally further comprises one or more fixing flanges as described below in the context of a fourth aspect of the invention.
  • Said shoulder 24 is located here at the level of one of the flanges 18, provided at the level of the first section 7, opposite one of the flanges 20, provided at the level of the second section 9.
  • said annular wall 4 of the casing 1 comprises a support shell 14, made of composite material, and a reinforcing coating 32 comprising a metal lamination material. Said reinforcing coating is located on the internal face 17 of said shell 14, at the level of said first zone 6.
  • Said ferrule 14 is further reinforced only where necessary, i.e. the first zone 6, by the metal lamination material which offers additional retention capacities and makes it possible to better meet the requirements of a fast low-pressure compressor. Indeed, in such a case, if a rotor blade 11 breaks, a reinforced casing is required to retain it given its greater energy.
  • said support ferrule 14 advantageously extends along said first and second zones 6, 8 of said annular wall 4. Said ferrule 14 thus forms a base common to these two zones 6, 8 which further reinforces the saving of material compared to the use of a raw material or block of metal.
  • Said composite support shell 14 preferably forms an external layer of the casing 1. In other words, said support shell 14 does not have a metal coating on its external face 15.
  • said metal lamination material 12 comprises, for example, at least two layers of metal 12a and/or at least two layers of composite material 12b.
  • the layers of metal 12a alternate with the layers of composite material 12b.
  • An inner layer 34 of said metal lamination material 12 is formed from one of the layers of metal 12a.
  • said reinforcing coating 32 comprises a layer of abradable material 36, attached to the internal face of the metal lamination material 12.
  • Said abradable material is formed, for example, of a material which will be abraded by the rotor blades 11 when the compressor is put into service, in particular during the test phase. In this way, a minimum clearance is achieved between the support coating 32 and said rotor blades 11.
  • the choice of making the internal layer 34 of the metal lamination material 12 from metal makes it easier to adhere said layer of abradable material 36 to said metal lamination material 12.
  • the reinforcing coating 32 possibly used in the context of the first aspect of the invention presented above preferably has said layer of abradable material 36.
  • Said metal lamination material 12 is obtained, for example, by firing. Said firing serves to harden the composite material of its layers 12b. This is sometimes referred to as co-firing. Such firing or co-firing optionally takes place with the support ferrule 14. In other words, the metal lamination material 12 is fired directly with the support ferrule 14, which makes it possible to fix them to each other.
  • said reinforcing coating 32 in particular said metal lamination material 12, is optionally formed from cartridges formed from angular sectors succeeding one another over 360° around said longitudinal axis of the casing.
  • the reinforcing coating 32 is preferably received in a recess of the support shell 14.
  • An example is illustrated in FIG. 2b.
  • the internal surface of the annular wall 4 located at the first zone is formed by the internal surfaces of the reinforcing coating and of the support shell.
  • the internal surfaces of the reinforcing coating and of the shell successively and in this order form the internal surface of the annular wall according to the direction of flow of the fluid within the casing.
  • the internal surface of the shell, then the internal surface of the reinforcing coating, then the internal surface of the shell successively form the internal surface of the annular wall in the longitudinal direction.
  • the inner surfaces of the reinforcing liner and the support ferrule are aligned in continuity with each other.
  • the inner surfaces of the reinforcing liner and the support ferrule are radially aligned. Such continuity of the wall improves fluid flow.
  • the inner surfaces of the reinforcing cladding and the support ferrule preferably have radii measured radially from the longitudinal axis X which are identical. Preferably, such a radius is substantially constant in the first zone 6.
  • Said composite material of the ferrule 14 and/or of the layers 12b of the metal lamination material is, for example, an organic matrix. It is in particular a material comprising an epoxy matrix and/or carbon fibers, advantageously unidirectional. It is optionally draped, in particular by robot, in particular for the case of the ferrule 14.
  • the casing 1 comprises an annular wall, in particular the annular wall 4 according to the configuration of the first aspect or the second aspect of the invention, at least one blade, in particular the stator blade(s) 28 previously mentioned, and elements 38 for fixing said blade 28 to said annular wall 4.
  • the casing 1 comprises an annular wall, in particular the annular wall 4 according to the configuration of the first aspect or the second aspect of the invention, at least one blade, in particular the stator blade(s) 28 previously mentioned, and elements 38 for fixing said blade 28 to said annular wall 4.
  • the casing preferably belongs to a stator assembly of an aircraft turbomachine comprising:
  • the low pressure compressor casing said casing (1) comprising an annular wall (4) extending along a longitudinal axis of said casing
  • blade (28) • at least one blade (28) and fixing elements (38) for said blade (28) on said annular wall (4), said blade (28) being formed from a metal matrix composite material and having at least one non-threaded housing (40), said stator assembly being configured so that a passage of the fixing elements (38) in the housing(s) (40) is radially offset relative to a longitudinal axis (Y) of the blade (28).
  • said casing 1 according to the third aspect of the invention is a low-pressure compressor casing of an aircraft turbomachine, preferably a fast low-pressure compressor casing.
  • Said blade 28 is formed from a composite material.
  • Said composite material of the blade 28 comprises, for example, a metal matrix, in particular formed from aluminum.
  • Said blade 28 comprises a blade root for mechanically coupling said blade with said annular wall.
  • the root of a blade is sometimes called the 'base' or 'platform' of the blade.
  • Said blade 28 comprises a first blade pay delimited by a blade head and the blade root. The pay is fixed on the blade root. The blade extends between the blade root and the blade head along a longitudinal axis of the blade Y.
  • the longitudinal axis of the blade Y is different from the longitudinal axis of the casing extending in the direction marked X.
  • the longitudinal axis of the blade Y is substantially aligned in the radial direction around the longitudinal axis of the casing.
  • Said blade 28 has at least one housing 40, which is not threaded. By non-threaded, it is meant that said housing is intended to allow passage but not engagement of a screw or bolt. Its walls are advantageously smooth. Unlike a threaded orifice, said housing can therefore be formed in the thickness of the composite material of the blade 28 without risking damaging and/or weakening it.
  • Said casing 1 is configured so that a passage of the fixing elements 38 in the housing(s) 40 is radially offset relative to a longitudinal axis Y of the stator blade 28.
  • the blades 28 are thus lighter due to the choice of the material from which they are made, namely a metal matrix composite material rather than a metal material. Furthermore, since the fixing elements 38 are not at the center of the blade 28, they allow angular adjustment of the blade in the air flow.
  • Said fixing elements 38 are advantageously two in number. This makes it possible to limit their number while ensuring a satisfactory connection and the angular setting mentioned above. Here they are diametrically opposed relative to the longitudinal axis Y of the blade.
  • Said blade 28 comprises a root 44.
  • Said root 44 of the blade 28 is optionally hollowed out to further limit the weight of the blade 28.
  • Said root 44 of the blade 28 has said housings 40.
  • the platform or foot of the blade extends essentially in the radial direction around the longitudinal axis Y of the blade.
  • the foot of the blade comprises an internal face 46 defining a profile of a vein for a fluid flow.
  • the internal face extends from the blade and essentially radially around the longitudinal axis Y of the blade.
  • the blade has two housings 40 located on either side of the blade in the longitudinal direction X of the casing.
  • the blade has two housings 40 located upstream and downstream of the blade according to the direction of flow of the fluid, respectively.
  • said housings 40 advantageously define opening orifices 41 for the passage of the fixing elements through the blade 28.
  • Said annular wall 4 has, in particular, slots 42.
  • Said slots 42 are located in an axial extension of said opening orifices 41.
  • the opening orifices preferably pass through the internal face of the root of the blade.
  • Said fixing elements 38 bear on the one hand against the external face 15 of said annular wall 4 and on the other hand against the internal face 46 of said foot 44.
  • Said fixing elements 38 comprise, in particular, bolts, as shown. Alternatively, they could be, for example, rivets.
  • the stator assembly is configured so that, when the blade is mechanically coupled to the annular wall by the fixing elements 38, the setting of the blade 28 is determined by the relative positioning between the housings 40 of the blade and the slots 42 of the annular wall 4 crossed by the fixing elements. This facilitates the assembly of the stator assembly.
  • stator assembly comprises two fixing elements 38 and two housings 40 and two slots 42
  • a segment connecting the centers of the two slots is for example angularly offset relative to the longitudinal axis of the casing X.
  • said opening orifices 41 here have a shoulder 41' making it possible to accommodate a head 52 of said bolts so that said head 52 is at least partially, or even entirely, housed in said opening orifices 41.
  • said stator blade comprises at least one insert, located in said housing, said insert having one or more threaded orifices allowing the blade to be screwed onto the annular wall of the casing.
  • said insert having one or more threaded orifices allowing the blade to be screwed onto the annular wall of the casing.
  • said annular wall 4 comprises the support shell 14, made of composite material, and the reinforcing coating 32, mentioned above, in particular in relation to the second embodiment of the invention.
  • the metal lamination material 12 is located on the internal face 17 of said ferrule 14, at the level of said first zone 6.

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Abstract

Carter de compresseur basse pression, d'une turbomachine d'aéronef, ledit carter (1) comprenant une paroi annulaire (4) s'étendant le Song d'un axe longitudinal dudit carter (1), ladite paroi annulaire (4) présentant un premier tronçon annulaire (7) et un deuxième tronçon annulaire (9), ledit premier tronçon (7) étant destiné à se trouver au droit d'un étage rotorique (10) dudit compresseur et ledit deuxième tronçon (9) étant destiné à se trouver au droit d'un étage statorique (12) dudit compresseur, ledit premier tronçon (7) et ledit deuxième tronçons (9) étant distincts l'un de l'autre.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Carter de compresseur basse pression d’une turbomachine d’aéronef
[0001] L’invention concerne un carter de compresseur basse pression, préférablement rapide, d’une turbomachine d’aéronef. Elle concerne également un tel compresseur et une telle turbomachine.
[0002] Dans le domaine des compresseurs basse pression de turbomachines d’aéronefs, il est connu des carters combinant des matériaux composites et des matériaux métalliques mais il est toujours attendu un carter présentant des propriétés améliorées, non seulement en termes de poids et/ou de coût de revient mais aussi de capacité de rétention de débris et/ou de problématique de dilations thermiques différentielles dans le contexte de compresseur basse pression, et en particulier dans le contexte de compresseur basse pression rapide.
[0003] L’invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients précédents et propose à cette fin un carter de compresseur basse pression d’une turbomachine d’aéronef, ledit carter comprenant une paroi annulaire s’étendant le long d’un axe longitudinal dudit carter, ladite paroi annulaire présentant un premier tronçon annulaire et un deuxième tronçon annulaire, ledit premier tronçon étant destiné à se trouver au droit d’un étage rotorique dudit compresseur et ledit deuxième tronçon étant destiné à se trouver au droit d’un étage statorique dudit compresseur, ledit premier tronçon et ledit deuxième tronçons étant distincts l’un de l’autre, ledit premier tronçon comprenant un matériau métallique, ledit deuxième tronçon étant en matériau composite. Autrement dit, selon l’invention, lesdits premier et deuxième tronçons ne sont pas en continuité de matière l’un de l’autre.
[0004] L’invention se base sur l’analyse selon laquelle un carter de compresseur basse pression présente différentes zones ayant des fonctions spécifiques le long de son axe longitudinal, certaines de ses fonctions voyant leur sévérité renforcée dans le cas d’un compresseur basse pression rapide.
[0005] Plus précisément, une première de ces zones est formée par celle se trouvant au droit de l’étage rotorique du compresseur. Elle doit pouvoir retenir des fragments de parties rotoriques du compresseur telles que des fragments d’aubes. Cette fonction de rétention est d’autant plus nécessaire dans le cas d’un compresseur basse pression rapide que les aubes tournent à haute vitesse et des fragments qui s’en détacheraient présenteraient donc une énergie cinétique et une capacité de provoquer des dommages d’autant plus importants.
[0006] Une deuxième de ces zones est formée par celle se trouvant au droit de l’étage statorique du compresseur. Celle-ci doit permettre un guidage du flux d’air traversant la turbomachine et/ou le support d’aubes statoriques.
[0007] Grâce aux tronçons formant respectivement les zones du carter selon l’invention, chaque partie du carter est indépendante l’une de l’autre. Elle peut ainsi être formée d’un ou de matériaux assurant la fonction qui lui est propre, au lieu d’avoir recours à un carter monobloc risquant de ne pas remplir au mieux les fonctions de chacune des zones, ceci tout en donnant au carter un poids et un coût de revient d’ensemble limités.
[0008] De préférence, le carter selon l’invention est un carter de compresseur basse pression rapide de turbomachine d’aéronef. Le terme ‘rapide’ désigne un compresseur basse pression pour turbomachine comprenant une soufflante et un réducteur de vitesse entre ladite soufflante et ledit compresseur. Ledit réducteur permet au compresseur basse pression d’avoir une vitesse de rotation différente et plus élevée qu’une vitesse de rotation de la soufflante. La vitesse de rotation de la soufflante étant limitée dans le cas d’un flux d’air subsonique, la vitesse de rotation d’un compresseur basse pression dans une turbomachine comprenant un tel réducteur peut donc être plus élevée que dans une turbomachine ne comprenant pas un tel réducteur.
[0009] Dans un tel compresseur basse pression, la fonction de rétention du carter au droit des aubes rotoriques est renforcée. En effet, la vitesse de rotation plus élevée du compresseur permise par la présence du réducteur implique une énergie cinétique plus élevée des aubes rotoriques du compresseur lors de son fonctionnement. En cas de casse et/ou de détachement d’une aube rotorique, une capacité de rétention renforcée est donc nécessaire afin de limiter les dégâts causés par l’aube détachée dans l’environnement du compresseur basse pression. [0010] De préférence, ledit premier tronçon et ledit deuxième tronçon sont en amont et en aval, respectivement, selon le sens de circulation du fluide dans la turbomachine.
[0011] Selon différentes caractéristiques supplémentaires de l’invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément et qui forment autant de modes de réalisation de l’invention :
- le premier tronçon présente une meilleure capacité de rétention que le deuxième tronçon,
- ledit premier tronçon comprend un matériau métallique
- ledit premier tronçon est formé d’un matériau métallique,
- ledit premier tronçon comprend un matériau à feuilletage métallique,
- ledit premier tronçon comprend une virole de support et ledit feuillage métallique est rapporté sur une face intérieure de ladite virole,
- ladite virole est formée en matériau composite,
- ledit premier tronçon comprend des cartouches se succédant angulairement sur 360° autour dudit axe longitudinal du carter,
- lesdites cartouches sont formées avec ledit matériau à feuilletage métallique,
- ledit premier tronçon est formé desdites cartouches,
- ledit premier tronçon et ledit deuxième tronçon sont assujettis l’un à l’autre,
- ledit carter comprend une bride circonférentielle issue de l’un et/ou de l’autre desdits premier et deuxième tronçons pour un accrochage à l’autre tronçon,
- ledit premier tronçon comprend un épaulement de centrage pour ledit deuxième tronçon,
- ledit deuxième tronçon prend appui sur ledit épaulement par une face intérieure dudit deuxième tronçon,
- ledit deuxième tronçon est destiné à délimiter une veine pour un flux divergent dudit fluide,
- ledit carter comprend des aubes, notamment statoriques, fixées audit deuxième tronçon,
- la ou lesdites aubes statoriques sont formées en matériau composite et présentent au moins un logement, non-fileté, - ledit carter est configuré pour qu’un passage d’éléments de fixation dans le ou les logements soit radialement décalé par rapport à un axe longitudinale de l’aube,
- ledit deuxième tronçon est en matériau composite,
- ledit matériau composite est à matrice organique,
- ledit premier tronçon est destiné à être affleuré à un jeu près par un bord distal d’aubes de l’étage rotorique du compresseur, lesdites aubes étant en métal,
- ledit premier tronçon se trouve au niveau d’une partie amont du carter selon le sens d’écoulement du fluide,
- ledit deuxième tronçon se trouve au niveau d’une partie aval du carter selon le sens d’écoulement du fluide,
- ledit premier tronçon et ledit deuxième tronçon sont situés dans un prolongement longitudinal l’un de l’autre,
- une première extrémité longitudinale du carter est destinée à être assujettie à un premier support,
- une deuxième extrémité longitudinale du carter, opposée à la première extrémité, est destinée à être assujettie à un deuxième support,
- ledit carter comprend au moins une bride de fixation, notamment audit premier support et/ou audit deuxième support,
- ledit carter, notamment ledit premier et/ou ledit deuxième tronçon, présente une partie annulaire en matériau composite, ladite partie annulaire étant munie d’un corps et d’un flanc latéral raccordé audit corps par un coude,
- ladite bride de fixation comprend une première partie configurée pour renforcer ladite partie annulaire du carter au niveau dudit coude et une deuxième partie configurée pour centrer ladite partie annulaire sur un support.
[0012] L’invention concerne également un compresseur basse pression, de préférence rapide, de turbomachine d’aéronef comprenant un carter tel que décrit plus haut.
[0013] Selon une variante de réalisation de l’invention, les aubes statoriques sont en contact mécanique non immobilisant avec le deuxième tronçon. Lesdites aubes statoriques sont éventuellement attachées de manière radialement interne à une virole interne du compresseur.
[0014] L’invention concerne encore une turbomachine d’aéronef comprenant un compresseur tel que décrit plus haut.
[0015] Selon un mode de réalisation de l’invention, ladite turbomachine comprend une soufflante et un réducteur de vitesse entre ladite soufflante et ledit compresseur.
[0016] Selon un mode de réalisation de l’invention, ladite turbomachine comprend :
• un bec de séparation des flux,
• une veine amont,
• une veine aval radialement interne,
• une veine aval radialement externe, le bec étant configuré pour séparer un flux d’air issu de la veine amont en un premier flux d’air traversant la veine aval radialement interne et un deuxième flux d’air traversant la veine aval radialement externe.
[0017] De préférence, ledit premier tronçon délimite la veine amont. De préférence, ledit deuxième tronçon délimite la veine aval radialement externe.
[0018] Dans une telle turbomachine, les premier et deuxième tronçons appartiennent respectivement à la veine amont et à la veine aval radialement externe. [0019] Dans un exemple de réalisation de l’invention, le premier tronçon et le deuxième tronçon sont situés en amont et en aval du bec, respectivement, selon le sens d’écoulement du flux d’air. Dans un exemple de réalisation de l’invention, le premier tronçon et le deuxième tronçon sont préférablement situés en amont et en aval du bec, respectivement, selon l’axe longitudinal X.
[0020] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d’au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés parmi lesquels :
[0021] [Fig. 1 ] illustre de façon schématique, une section selon un plan de coupe longitudinal d’un exemple de carter selon un premier aspect de l’invention ; [0022] [Figs. 2a et 2b] illustrent de façon schématique, une section selon un plan de coupe longitudinal d'exemples de carter selon un deuxième aspect de l’invention ;
[0023] [Fig. 3] détaille une partie repérée III aux figures 2a et 2b ;
[0024] [Fig. 4] illustre de façon schématique une section selon un plan de coupe longitudinal d’une partie d’un exemple de carter selon un troisième aspect de l’invention ;
[0025] [Fig. 5] illustre de façon schématique une section selon un plan de coupe longitudinal d’un exemple de bride de fixation selon un quatrième aspect de l’invention. [0026] [Fig. 6] illustre de façon schématique une section selon un plan de coupe longitudinal d’un exemple d’une partie d’une turbomachine comprenant un carter selon l’invention.
[0027] Comme illustré aux figures 1 , 2a et 2b, l’invention concerne tout d’abord un carter 1 de compresseur basse pression, de préférence rapide, d’une turbomachine d’aéronef. Ledit compresseur et ladite turbomachine sont destinés à être traversés par un fluide, notamment un flux d’air, illustré par la flèche repérée 2.
[0028] Ledit carter 1 présente préférentiellement une forme de révolution autour d’un axe longitudinal s’étendant selon une direction repérée X. Dans le cadre de la présente demande, ledit axe longitudinal est également désigné ‘axe longitudinal du carter’ ou ‘axe longitudinal X’. Le carter comprend une paroi annulaire 4, notamment interne, s’étendant le long de l’axe longitudinal dudit carter 1 .
[0029] La paroi annulaire 4, ou une portion de la paroi annulaire 4, peut en outre s’étendre selon la direction radiale autour de l’axe longitudinal du carter. Par exemple, un rayon intérieur de la paroi annulaire 4 varie en fonction d’une position le long de l’axe longitudinal. Alternativement, le rayon intérieur de la paroi annulaire 4, ou d’une portion de la paroi annulaire 4, est constant en fonction de la position le long de l’axe longitudinal. Le rayon intérieur de la paroi annulaire 4 est mesuré à partir de, et radialement par rapport à, l’axe longitudinal du carter.
[0030] A ces figures, seule une partie de la section du carter 1 a été illustrée, la partie diamétralement opposée ne l’ayant pas été ainsi qu’une éventuelle paroi externe dudit carter. [0031] Une première extrémité longitudinale du carter 1 est destinée à être fixée à un premier support, notamment annulaire, du compresseur. Une deuxième extrémité longitudinale du carter 1 , opposée à la première extrémité, est destinée à être fixée à un deuxième support, notamment annulaire, du compresseur.
[0032] Ledit carter 1 comprend éventuellement d’autres portions annulaires, rapportées sur ladite paroi annulaire 4 et la prolongeant en amont et/ou aval selon le sens de circulation du flux d’air.
[0033] Sur la figure 1 , les pièces repérées 4’, 4”, partiellement illustrées, représentent alternativement ledit premier support et/ou ledit deuxième support du compresseur permettant la fixation du carter 1 et/ou des pièces du carter 1 prolongeant en amont et/ou en aval ladite paroi annulaire 4.
[0034] Ladite paroi annulaire 4 présente une première zone annulaire 6 et une deuxième zone annulaire 8. Ladite première zone 6 est destinée à se trouver au droit d’un étage rotorique 10 dudit compresseur. Ledit étage rotorique 10 présente ici une ou des aubes 1 1 et ladite première zone 6 du carter 1 est située au niveau desdites aubes 1 1 . Ladite deuxième zone 8 est destinée à se trouver au droit d’un étage statorique 12 dudit compresseur.
[0035] Ladite première zone 6 se trouve, par exemple, au niveau d’une partie amont du carter 1 selon le sens d’écoulement du fluide. Ladite deuxième zone 8 se trouve, par exemple, au niveau d’une partie aval du carter 1 selon le sens d’écoulement du fluide. Ladite première zone 6 et ladite deuxième zone 8 sont avantageusement situées dans un prolongement longitudinal l’un de l’autre.
[0036] Comme illustré à la figure 6, ladite première zone 6 se trouve, par exemple, en amont d’un bec de séparation 80 des flux de la turbomachine selon le sens d’écoulement du fluide. Ladite deuxième zone 8 se trouve, par exemple, en aval d’un bec de séparation 80 des flux de la turbomachine selon le sens d’écoulement du fluide.
[0037] Ladite première zone 6 se trouve, par exemple, au niveau de la veine amont 83 du compresseur basse pression. Ladite deuxième zone 8 se trouve, par exemple, au niveau de la veine aval radialement externe 81 du compresseur basse pression.
[0038] Préférentiellement, ladite première zone 6 présente une meilleure capacité de rétention que ladite deuxième zone 8. Ceci est d’autant plus nécessaire dans un compresseur basse pression rapide dans lequel les débris potentiellement générés présentent une vitesse et donc une énergie plus importante.
[0039] Préférentiellement, ladite deuxième zone 8 est destinée à délimiter une veine pour un flux divergent dudit fluide. Par « divergent », on entend qu’une direction principale dudit flux s’écarte radialement dudit axe longitudinal du carter selon le sens de circulation dudit flux. Alternativement ou cumulativement, ledit carter 1 comprend des aubes statoriques 28 fixées, notamment boulonnées, à ladite deuxième zone 8, par exemple comme il sera décrit plus loin.
[0040] Préférentiellement, un rayon intérieur de la paroi annulaire 4 est sensiblement constant au niveau de ladite première zone 6 destinée à se trouver au droit d’un étage rotorique 10 dudit compresseur. En d’autres termes, la paroi annulaire 4 au niveau de ladite première zone 6 s’étend de préférence principalement selon la direction longitudinale. Préférentiellement, le rayon intérieur de la paroi annulaire 4 au niveau de ladite deuxième zone 8 est croissant, de préférence strictement croissant, selon le sens de circulation du flux. En d’autres termes, la paroi annulaire 4 au niveau de ladite deuxième zone 8 s’écarte de préférence radialement dudit axe longitudinal selon le sens de circulation dudit flux, c’est-à-dire de l’amont vers l’aval de la paroi annulaire. Le rayon intérieur de la paroi annulaire 4 est mesuré à partir de l’axe longitudinal du carter, et selon la direction radiale par rapport à l’axe longitudinal du carter.
[0041] De préférence, ladite turbomachine comprend un bec 80 de séparation des flux. Un exemple d’un tel bec 80 est représenté à la figure 6. Ledit bec 80 est configuré pour séparer le flux d’air traversant la turbomachine en deux flux radialement interne et externe, respectivement. Sur la figure 6, les sens d’écoulement des flux d’air sont représentés par les flèches 2.
[0042] Au droit du bec 80, une veine amont 83 de la turbomachine se divise en une veine aval radialement externe 81 et une veine aval radialement interne 82. De la sorte, le flux d’air en amont du bec est divisé, c’est-à-dire séparé, en deux flux d’air distincts en aval du bec.
[0043] Le bec sépare une veine radialement externe 81 pour le passage du fluide d’une veine radialement interne 82 pour le passage du fluide. De préférence, ladite veine radialement interne et/ou externe est annulaire autour de l’axe longitudinal X. La veine radialement interne est plus proche de l’axe longitudinal que la veine radialement externe. De préférence, le bec 80 s’étend circonférentiellement autour de l’axe longitudinal.
[0044] De préférence, ladite première zone 6 et ladite deuxième zone 8 sont positionnées de part et d’autre du bec 80 selon la direction longitudinale X. Ladite première zone est en amont du bec. Ladite deuxième zone 8 est en aval du bec. Ladite deuxième zone 8 est destinée à délimiter la veine annulaire radialement externe, préférablement pour un flux divergent dudit fluide.
[0045] Selon un premier aspect de l’invention correspondant à la figure 1 , ladite première zone 6 et ladite deuxième zone 8 sont respectivement formées d’un premier tronçon 7 et d’un deuxième tronçon 9, distincts l’un de l’autre. On entend par là que lesdits premier et deuxième tronçons 7, 9 ne sont pas en continuité de matière l’un de l’autre. Ils sont au contraire avantageusement rapportés l’un sur l’autre, directement ou indirectement.
[0046] Grâce aux tronçons formant respectivement les zones 6, 8 du carter selon ce premier aspect de l’invention, lesdites première et deuxième zones 6, 8 du carter sont indépendantes l’une de l’autre. Elles peuvent ainsi être formées d’un ou de matériaux assurant la fonction qui leur sont propres au lieu d’avoir recours à un carter monobloc fait d’un seul et même matériau, éventuellement plus lourd et/ou plus onéreux, et risquant de ne pas remplir au mieux les spécifications de l’ensemble des zones.
[0047] De préférence, le rayon intérieur de la paroi annulaire 4 est sensiblement constant au niveau du premier tronçon 7 et la paroi annulaire 4 s’écarte radialement dudit axe longitudinal au niveau du deuxième tronçon 9. Dans cette configuration, il est possible de profiter des deux tronçons pour séparer la partie du carter s’étendant principalement selon la direction longitudinale de la partie du carter qui est divergente selon le sens de circulation dudit flux. Cela facilite la fabrication et l’assemblage du carter.
[0048] Le positionnement de la jonction entre les premier et deuxième tronçons est préférablement réalisé dans une zone sans fonction de rétention ni de fixation du stator. Le positionnement de la jonction entre les premier et deuxième tronçons est par exemple réalisé au niveau du bec 80 selon la direction longitudinale X.
[0049] Pour assurer la fonction de rétention qui lui est avantageusement conférée, ledit premier tronçon 7 comprend avantageusement un matériau métallique, notamment un bloc de matériau métallique tel que de l’aluminium, un alliage d’aluminium, du titane et/ou un alliage de titane. Alternativement, il s’agit d’un feuilletage métallique qui sera décrit plus en détail plus bas en relation avec un deuxième aspect de l’invention.
[0050] Ledit premier tronçon 7 comprend, par exemple, des cartouches formant des secteurs angulaires se succédant sur 360° autour dudit axe longitudinal du carter 1.
[0051] Selon un premier mode de réalisation, ledit premier tronçon 7 est, par exemple, continu et formé d’un même bloc de matière, notamment du même bloc de matériau métallique et/ou du même feuilletage métallique, sur l’ensemble de sa circonférence et de son épaisseur.
[0052] Alternativement, ledit premier tronçon 7 est formé dudit bloc de matériau métallique et/ou dudit feuilletage métallique, pris sous la forme de cartouches telles qu’évoquées plus haut. Dans un tel cas, lesdites cartouches sont avantageusement assujetties audit deuxième tronçon 9.
[0053] Alternativement encore, ledit premier tronçon 7 comprend une virole de support. Il comprend en outre un revêtement de renfort comprenant ledit matériau à feuilletage métallique, ledit revêtement de renfort étant alors rapporté sur une face intérieure de ladite virole, par exemple de façon continue sur toute sa circonférence ou sous la forme de cartouches telles qu’évoquées plus haut. Ladite virole est formée, notamment en matériau composite. Une telle configuration du premier tronçon est décrite plus bas dans le cadre du deuxième aspect de l’invention dans lequel la virole de support 14 est continue sur l’ensemble des premières et deuxième zones 6, 8 mais présente une première zone 6 présentant la configuration avec couche de support 14 et revêtement de renfort 32 en cause. Dans le cadre du premier aspect de l’invention, selon l’alternative évoquée, le premier tronçon 7 est rapporté sur le deuxième tronçon 9 par l’intermédiaire de ladite virole de support.
[0054] De préférence, le revêtement de renfort 32 est reçu dans un renfoncement de la virole de support 14. Un exemple est illustré à la figure 2b. Le revêtement de renfort comprend une surface interne, c’est-à-dire radialement interne par rapport à l’axe longitudinal X. La virole de support comprend une surface interne, c’est-à-dire radialement interne par rapport à l’axe longitudinal X. Par exemple, la surface interne de la paroi annulaire 4 située au niveau de la première zone comprend, ou est formée par, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support. Par exemple, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole forment successivement et dans cet ordre, la surface interne de la paroi annulaire selon la direction d’écoulement du fluide au sein du carter. Dans l’exemple illustré à la figure 2b, la surface interne de la virole, puis la surface interne du revêtement de renfort, puis la surface interne de la virole, forment successivement selon la direction longitudinale et dans cet ordre, la surface interne de la paroi annulaire. Par exemple, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole délimitent une veine de circulation de fluide au niveau de la première zone 6.
[0055] De préférence, au niveau de l’interface entre les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support, celles-ci sont alignées en continuité l’une avec l’autre. Une telle continuité de la paroi améliore l’écoulement du fluide. De préférence, au niveau de l’interface entre les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support, celles-ci ont des rayons mesurés radialement à partir de l’axe longitudinal X qui sont identiques. De préférence, un tel rayon est sensiblement constant dans la première zone 6.
[0056] Selon certaines des alternatives évoquées plus haut, on aura compris que lesdites cartouches sont éventuellement formées avec ledit matériau à feuilletage métallique.
[0057] Ladite première zone 6 est destinée à être affleurée à un jeu près par un bord distal 30 de la ou des aubes 1 1 de l’étage rotorique 10 du compresseur. Lesdites aubes 1 1 de l’étage rotorique 10 sont avantageusement en métal. De la sorte, la configuration métallique de la première zone 6 du carter et de la ou des aubes 1 1 de l’étage rotorique permet de limiter une dilatation thermique différentielle entre le carter 1 et la ou lesdites aubes 1 1 .
[0058] Ledit deuxième tronçon 9 est avantageusement en matériau composite. On évite de la sorte de devoir réaliser un carter tout en métal, cher et lourd. Ledit matériau composite est, par exemple, à matrice organique. Il s’agit notamment d’un matériau comprenant une matrice époxy et/ou des fibres de carbone, avantageusement unidirectionnelles. Il est éventuellement drapé, notamment par robot. [0059] Comme déjà indiqué, ledit premier tronçon 7 et ledit deuxième tronçon 9 sont avantageusement assujettis l’un à l’autre, en particulier sans tronçons intermédiaire.
[0060] Ledit premier tronçon 7 comprend avantageusement un épaulement 24 de centrage pour ledit deuxième tronçon 9. Par exemple, ledit deuxième tronçon 9 prend appui sur ledit épaulement 24 par une face intérieure 26 ou extérieure dudit deuxième tronçon 9. De préférence, ledit deuxième tronçon 9 prend appui sur ledit épaulement 24 par une face intérieure 26 dudit deuxième tronçon 9. Dans le cas où le premier tronçon 7 est métallique et le deuxième tronçon 9 est formé d’un matériau composite, le métal se dilatant davantage que le composite avec une augmentation de température, se servir de la surface interne de la partie en matériau composite pour assurer la prise d’appui permet de maintenir le contact et donc le centrage quand la température augmente.
[0061] Ledit carter 1 comprend ici en outre des brides d’accrochage 16, 18, 20, 22, préférentiellement circonférentielles, notamment issues de l’un et/ou de l’autre desdits premier et deuxième tronçons 7, 9. Elles sont destinées, par exemple, à un accrochage à l’autre tronçon et/ou à une fixation aux autres pièces et/ou support 4’, 4” du carter et/ou du compresseur. Bien que cela ne soit pas illustré aux figures 1 , 2a et 2b, le carter 1 comprend éventuellement en outre une ou des brides de fixation telles que décrites plus bas dans le cadre d’un quatrième aspect de l’invention.
[0062] Ledit épaulement 24 se trouve ici au niveau de l’une des brides 18, prévue au niveau du premier tronçon 7, en regard de l’une des brides 20, prévue au niveau du deuxième tronçon 9.
[0063] Comme illustré aux figures 2a et 2b, selon le deuxième aspect de l’invention, ladite paroi annulaire 4 du carter 1 comprend une virole de support 14, en matériau composite, et un revêtement de renfort 32 comprenant un matériau à feuilletage métallique. Ledit revêtement de renfort se trouve sur la face interne 17 de ladite virole 14, au niveau de ladite première zone 6.
[0064] Ladite virole 14 forme ainsi une base, légère et peu onéreuse, de ladite paroi annulaire 4. Ceci constitue un avantage significatif par rapport à paroi annulaire formée d’une virole en métal. On évite en effet de la sorte l’utilisation d’un brut ou bloc de métal dont on retirerait une grande partie de la matière pour ramener la virole à la forme souhaitée. Un tel bloc de métal peut causer des problèmes d’approvisionnement et provoque un gaspillage important de matière.
[0065] Ladite virole 14 est en outre renforcée uniquement là où cela est nécessaire, c’est-à-dire la première zone 6, par le matériau à feuilletage métallique qui offre des capacités de rétention supplémentaires et permet de mieux répondre aux exigences d’un compresseur basse pression rapide. En effet, dans un tel cas de figure, si une aube rotorique 1 1 casse, il faut un carter renforcé pour la retenir compte-tenu de sa plus grande énergie.
[0066] Selon cet aspect de l’invention, ladite virole de support 14 s’étend avantageusement le long desdites première et deuxième zones 6, 8 de ladite paroi annulaire 4. Ladite virole 14 forme ainsi une base commune à ces deux zones 6, 8 ce qui renforce encore l’économie de matière comparée à l’utilisation d’un brut ou bloc de métal.
[0067] Ladite virole de support 14 en composite forme préférentiellement une couche externe du carter 1 . Autrement dit, ladite virole de support 14 ne présente pas de revêtement métallique sur sa face externe 15.
[0068] Comme illustré à la figure 3, ledit matériau à feuilletage métallique 12 comprend, par exemple, au moins deux couches de métal 12a et/ou au moins deux couches de matériau composite 12b. Les couches de métal 12a alternent avec les couches de matériau composite 12b. Une couche interne 34 dudit matériau à feuilletage métallique 12 est formée de l’une des couches de métal 12a.
[0069] Préférentiellement, ledit revêtement de renfort 32 comprend une couche de matériau abradable 36, rapportée sur la face interne du matériau à feuilletage métallique 12. Ledit matériau abradable est formé, par exemple, d’un matériau qui sera abrasé par les aubes rotoriques 11 lors de la mise en service du compresseur, notamment en phase d’essai. On réalise de la sorte un jeu minimum entre le revêtement de support 32 et lesdites aubes rotoriques 1 1 . Le choix de réaliser la couche interne 34 du matériau à feuilletage métallique 12 en métal permet de faciliter l’adhésion de ladite couche de matériau abradable 36 sur ledit matériau à feuilletage métallique 12. Il est à noter que le revêtement de renfort 32 éventuellement utilisé dans le cadre du premier aspect de l’invention présenté plus haut présente préférentiellement ladite couche de matériau abradable 36. [0070] Ledit matériau à feuilletage métallique 12 est obtenu, par exemple, par cuisson. Ladite cuisson sert à durcir le matériau composite de ses couches 12b. On parle alors parfois de cocuisson. Une telle cuisson ou cocuisson a éventuellement lieu avec la virole de support 14. Autrement dit, on fait cuire le matériau à feuilletage métallique 12 directement avec la virole de support 14, ce qui permet de les fixer l’un à l’autre.
[0071] Selon ce deuxième aspect de l’invention comme selon le premier, ledit revêtement de renfort 32, notamment ledit matériau à feuilletage métallique 12, est éventuellement formé de cartouches formées de secteurs angulaires se succédant sur 360° autour dudit axe longitudinal du carter.
[0072] Comme expliqué plus haut dans le cadre du premier aspect de l’invention, le revêtement de renfort 32 est de préférence reçu dans un renfoncement de la virole de support 14. Un exemple est illustré à la figure 2b. La surface interne de la paroi annulaire 4 située au niveau de la première zone est formée par les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support. Par exemple, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole forment successivement et dans cet ordre, la surface interne de la paroi annulaire selon la direction d’écoulement du fluide au sein du carter. Dans l’exemple illustré à la figure 2b, la surface interne de la virole, puis la surface interne du revêtement de renfort, puis la surface interne de la virole, forment successivement selon la direction longitudinale la surface interne de la paroi annulaire.
[0073] De préférence, au niveau de l’interface entre les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support, celles-ci sont alignées en continuité l’une avec l’autre. De préférence, au niveau de l’interface entre les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support sont alignées radialement. Une telle continuité de la paroi améliore l’écoulement du fluide.
[0074] Au niveau de l’interface entre les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support, les surfaces internes du revêtement de renfort et de la virole de support ont préférablement des rayons mesurés radialement à partir de l’axe longitudinal X qui sont identiques. De préférence, un tel rayon est sensiblement constant dans la première zone 6. [0075] Ledit matériau composite de la virole 14 et/ou des couches 12b du matériau à feuilletage métallique est, par exemple, à matrice organique. Il s’agit notamment d’un matériau comprenant une matrice époxy et/ou des fibres de carbone, avantageusement unidirectionnelles. Il est éventuellement drapé, notamment par robot, en particulier pour le cas de la virole 14.
[0076] Comme illustré à la figure 4, selon un troisième aspect de l’invention, le carter 1 comprend une paroi annulaire, notamment la paroi annulaire 4 selon la configuration du premier aspect ou du deuxième aspect de l’invention, au moins une aube, notamment la ou les aubes statorique 28 précédemment évoquées, et des éléments 38 de fixation de ladite aube 28 sur ladite paroi annulaire 4. Comme dans les figures 1 et 2, seule une partie du carter 1 a été illustrée, la partie diamétralement opposée ne l’ayant pas été ainsi qu’une éventuelle paroi externe dudit carter.
[0077] Dans le troisième aspect de l’invention, le carter appartient de préférence à un ensemble statorique d’une turbomachine d’aéronef comprenant :
• le carter de compresseur basse pression, ledit carter (1 ) comprenant une paroi annulaire (4) s’étendant le long d’un axe longitudinal dudit carter,
• au moins une aube (28) et des éléments de fixation (38) de ladite aube (28) sur ladite paroi annulaire (4), ladite aube (28) étant formée en matériau composite à matrice métallique et présentant au moins un logement (40), non-fileté, ledit ensemble statorique étant configuré pour qu’un passage des éléments de fixation (38) dans le ou les logements (40) soit radialement décalé par rapport à un axe longitudinal (Y) de l’aube (28).
[0078] Il est à noter que ledit carter 1 selon le troisième aspect de l’invention est un carter de compresseur basse pression d’une turbomachine d’aéronef, de préférence un carter de compresseur basse pression rapide.
[0079] Ladite aube 28 est formée en matériau composite. Ledit matériau composite de l’aube 28 comprend, par exemple, une matrice métallique, notamment formée d’aluminium.
[0080] Ladite aube 28 comprend un pied de l’aube pour coupler mécaniquement ladite aube avec ladite paroi annulaire. Le pied d’une aube est parfois appelée ‘base’ ou ‘plateforme’ de l’aube. [0081] Ladite aube 28 comprend une paie de première aube délimitée par une tête d’aube et le pied de l’aube. La paie est fixée sur le pied de l’aube. L’aube s’étend entre le pied et la tête de l’aube le long d’un axe longitudinal de l’aube Y.
[0082] L’axe longitudinal de l’aube Y est différent de l’axe longitudinal du carter s’étendant selon la direction repérée X. De préférence, l’axe longitudinal de l’aube Y est sensiblement aligné selon la direction radiale autour de l’axe longitudinal du carter. [0083] Ladite aube 28 présente au moins un logement 40, non-fileté. Par non- fileté, on entend que ledit logement est destiné à permettre un passage mais non un engagement d’une vis ou boulon. Ses parois sont avantageusement lisses. Contrairement à un orifice fileté, ledit logement peut donc être formé dans l’épaisseur du matériau composite de l’aube 28 sans risquer de l’endommager et/ou de l’affaiblir. [0084] Ledit carter 1 est configuré pour qu’un passage des éléments de fixation 38 dans le ou les logements 40 soit radialement décalé par rapport à un axe longitudinal Y de l’aube statorique 28.
[0085] On dispose de la sorte d’aubes 28 plus légères par le choix du matériau qui les compose, à savoir un matériau composite à matrice métallique plutôt qu’un matériau métallique. En outre, comme les éléments de fixation 38 ne sont pas au centre de l’aube 28, ils permettent un calage angulaire de l’aube dans le flux d’air.
[0086] Lesdits éléments de fixation 38 sont avantageusement au nombre de deux. Ceci permet de limiter leur nombre tout en assurant une liaison satisfaisante et le calage angulaire évoqué plus haut. Ils sont ici diamétralement opposés par rapport à l’axe longitudinal Y de l’aube.
[0087] Ladite aube 28 comprend un pied 44. Ledit pied 44 de l’aube 28 est éventuellement évidé pour limiter encore le poids de l’aube 28. Ledit pied 44 de l’aube 28 présente lesdits logements 40.
[0088] La plateforme ou pied de l’aube s’étend essentiellement selon la direction radiale autour de l’axe longitudinal Y de l’aube. De préférence, le pied de l’aube comprend une face interne 46 définissant un profil d’une veine pour un écoulement de fluide. La face interne s’étend à partir de la pale et essentiellement radialement autour de l’axe longitudinal Y de l’aube.
[0089] De préférence, l’aube présente deux logements 40 situés de part et d’autre de la pale selon la direction longitudinale X du carter. [0090] De préférence, l’aube présente deux logements 40 situés en amont et en aval de la pale selon le sens d’écoulement du fluide, respectivement.
[0091] Selon le mode de réalisation illustré, lesdits logements 40 définissent avantageusement des orifices débouchant 41 pour le passage des éléments de fixation à travers l’aube 28. Ladite paroi annulaire 4 présente, notamment, des lumières 42. Lesdites lumières 42 sont situées dans un prolongement axial desdits orifices débouchant 41. Les orifices débouchant traversent de préférence la face interne du pied de l’aube.
[0092] Lesdits éléments de fixation 38 prennent appui d’une part contre la face externe 15 de ladite paroi annulaire 4 et d’autre part contre la face interne 46 dudit pied 44. Lesdits éléments de fixation 38 comprennent, notamment, des boulons, comme représenté. En variante, il pourra s’agir, par exemple, de rivets.
[0093] De préférence, l’ensemble statorique est configuré de sorte que, lorsque l’aube est mécaniquement couplée à la paroi annulaire par les éléments de fixation 38, le calage de l’aube 28 est déterminé par le positionnement relatif entre les logements 40 de l’aube et les lumières 42 de la paroi annulaire 4 traversés par les éléments de fixation. Cela facilite l’assemblage de l’ensemble statorique.
[0094] Dans le mode de réalisation avantageux où l’ensemble statorique comprend deux éléments de fixations 38 et deux logements 40 et deux lumières 42, un segment reliant des centres des deux lumières est par exemple décalé angulairement par rapport à l’axe longitudinal du carter X.
[0095] On peut noter que lesdits orifices débouchant 41 présentent ici un épaulement 41 ’ permettant d’accueillir une tête 52 desdits boulons de manière à ce que ladite tête 52 soit au moins partiellement, voire entièrement logées dans lesdits orifices débouchant 41 .
[0096] En variante, non-illustrée, ladite aube statorique comprend au moins un insert, situé dans ledit logement, ledit insert présentant un ou des orifices taraudés permettant un vissage de l’aube sur la paroi annulaire du carter. Dans cette variante, même si l’on a recours à un vissage, le ou les logements formés dans l’aube restent non-filetés puisque ce sont les inserts emmanchés dans le ou lesdits logements qui présentent le taraudage nécessaire au vissage.
[0097] Selon le mode de réalisation illustré, ladite paroi annulaire 4 comprend la virole de support 14, en matériau composite, et le revêtement de renfort 32, évoqués plus haut, notamment en relation avec le deuxième mode de réalisation de l’invention. Le matériau à feuilletage métallique 12 se trouve sur la face interne 17 de ladite virole 14, au niveau de ladite première zone 6.
[0098] La ou lesdites aubes 28 et ledit revêtement de renfort 32, notamment ledit matériau à feuilletage métallique 12 et/ou ladite couche de matériau abradable 36, sont préférentiellement en butée l’un sur l’autre, notamment par l’intermédiaire dudit pied 44 de l’aube 28.
[0099] De préférence, l’ensemble statorique est configuré de sorte qu’une portion aval du matériau à feuilletage métallique 12 et/ou de la couche de matériau abradable 36 est mécaniquement couplée à l’aube et à la paroi annulaire par compression entre une portion amont du pied 44 de l’aube et la virole de support 14. Les portions amont et aval des pièces sont déterminées selon le sens d’écoulement du fluide dans l’ensemble statorique. Ladite compression est de préférence exercée par un ou des éléments de fixation 38.
[0100] A la figure 4, ladite butée est réalisée au niveau de la couche de matériau abradable 36. Ledit matériau à feuilletage métallique 12 présente au moins un passage 45 traversé par l’un desdits éléments de fixation 38.
[0101] De préférence, une épaisseur du pied 44 de l’aube 28 mesurée selon la direction longitudinale Y de l’aube diminue strictement entre l’aval et l’amont du pied. Cela permet de compenser la surépaisseur due à la présence du matériau à feuilletage métallique 12 et/ou de la couche de matériau abradable 36 entre la partie amont uniquement du pied et la virole de support. De préférence, la face interne 17 de la virole de support 14 est rectiligne au niveau du pied de l’aube. Les portions amont et aval des pièces sont déterminées selon le sens d’écoulement du fluide dans l’ensemble statorique.
[0102] Comme illustré à la figure 5, selon son quatrième aspect, l’invention concerne une bride de fixation 50 pour un carter, notamment un carter de compresseur basse pression, éventuellement rapide, d’une turbomachine d’aéronef. Comme dans les figures 1 , 2a, 2b, et 4, seule une partie du carter a été illustrée, la partie diamétralement opposée ne l’ayant pas été ainsi qu’une éventuelle paroi externe dudit carter. [0103] Ledit carter présente une partie annulaire 52, en matériau composite. Il s’agit éventuellement de la paroi annulaire 4 du carter 1 des précédents aspects de l’invention, dans les modes de réalisation correspondant.
[0104] Ladite partie annulaire 52 est munie d’un corps 54 et d’un flanc latéral 56 raccordé audit corps 50 par un coude 58.
[0105] Ladite bride 50 comprend une première partie 60 configurée pour renforcer ladite partie annulaire 52 du carter 1 au niveau dudit coude 58 et une deuxième partie 62 configurée pour centrer ledit carter 1 sur un support 64.
[0106] Selon cet aspect de l’invention, grâce auxdites parties spécifiques 60, 62, la bride de fixation 50 permet à la fois un renfort du carter 1 au niveau d’une zone risquant une délamination, à savoir le coude 58, et un centrage du carter 1 .
[0107] Le délaminage, ou la délamination, est généralement décrit comme un mode de rupture caractéristique d’un matériau qui se cisaille longitudinalement dans un plan perpendiculaire à son épaisseur. Il en résulte des couches, ou des strates, disjointes qui finissent par se séparer.
[0108] Ladite bride de fixation 50 est préférentiellement annulaire. Selon une première variante, elle est angulairement continue. Selon une autre variante, elle est formée de portions angulaires se succédant sur 360° autour de l’axe longitudinal du carter 1 .
[0109] Ladite première partie 60 est radialement interne et/ou ladite deuxième partie 62 est radialement externe par rapport à l’axe longitudinal du carter.
[0110] Ladite première partie 60 présente une forme destinée à épouser ledit coude 58, notamment à l’intérieur dudit coude 58. Elle est avantageusement formée d’un bord interne 66, notamment arrondi, de ladite bride 50.
[0111] Ladite bride 50 présente ici une face interne 68 destinée à définir une butée, ladite face interne 68 définissant ladite deuxième partie 62 de la bride 60. Préférentiellement, ladite deuxième partie 62 réalise le centrage de ladite partie annulaire par un contact avec une surface radialement externe du support 64.
[0112] Dans le mode de réalisation illustré, ladite deuxième partie 62 coiffe radialement un bord libre 70 dudit flanc latéral 56. Ladite bride 50 confère de la sorte une protection dudit bord libre 70, notamment une protection au feu ce qui est d’autant plus opportun dans le cas d’un bord libre en matériau composite. [0113] Ladite bride 50 présente, par exemple, une section droite en forme de L. Une grande branche du L présente un bord libre définissant ledit bord interne 66. Une petite branche du L définit ladite face interne 68 formant butée.
[0114] Ladite bride 50 et/ou ledit flanc latéral 56 présente des orifices de passage 73, 72 d’éléments de fixation sur ledit support 64. Ledit support 64 présente un alésage, éventuellement taraudé pour venir dans lequel lesdits élément de fixation sont destinés à s’engager. Lesdits éléments de fixation n’ont pas été illustrés à la figure 4.
[0115] Ledit support 64 est formé, par exemple, d’une bride d’accrochage, notamment de l’une des brides d’accrochage 16, 18, 20, 22 évoqué plus haut. Ledit support 64 est préférentiellement métallique.
[0116] Ladite bride de fixation est formée, par exemple, d’un matériau métallique, notamment en aluminium et/ou en titane.
[0117] Selon les premier et deuxième aspects de l’invention, ladite bride de fixation 50 est éventuellement utilisée entre la première zone 6 et la pièce voisine 4’ quand la première zone 6 comprend une virole de support 14 en matériau composite. Elle est alors du côté de la première zone 6. Elle est aussi éventuellement utilisée entre la deuxième zone 8 et la pièce voisine 4”. Elle est alors du côté de ladite deuxième zone 8.
[0118] Dans le premier mode de réalisation, elle est encore éventuellement utilisée entre les premier et le deuxième tronçons 7, 9, notamment du côté du deuxième tronçon 9.
[0119] Bien qu’il ne soit pas illustré en totalité, ledit compresseur basse pression, de préférence rapide, de turbomachine d’aéronef selon l’invention présente ledit étage rotorique 10 et ledit étage statorique 12. Il comprend en outre ledit carter 1 des précédents aspects de l’invention.
[0120] En variante aux modes de réalisation évoqué plus haut dans lesquels les aubes statoriques 28 sont assujetties au carter 1 , lesdites aubes statoriques 28 sont en contact mécanique non immobilisant avec la deuxième zone 8. Dans cette nouvelle variante, lesdites aubes statoriques 28 sont, par exemple, attachées de manière radialement interne à une virole interne du compresseur.
[01 1 ] La turbomachine d’aéronef selon l’invention comprend préférentiellement une soufflante et un réducteur de vitesse entre ladite soufflante et ledit compresseur. Ledit réducteur permet au compresseur basse pression d’avoir une vitesse de rotation plus rapide qu’une vitesse de rotation de la soufflante. Ladite vitesse de rotation de la soufflante est ainsi plus lente et compatible avec flux d’air subsonique.
[0122] L’invention considérée selon ses différents aspects comprend différentes pièces comprenant chacune un ou des matériaux composites. Les matériaux composites des différentes pièces sont identiques ou différents. Par exemple, ladite virole est formée en matériau composite de ladite virole. Par exemple, ledit premier tronçon est formé en matériau composite du premier tronçon et/ou présente une partie annulaire en matériau composite du premier tronçon. Par exemple, ledit deuxième tronçon est formé en matériau composite du deuxième tronçon et/ou présente une partie annulaire en matériau composite du deuxième tronçon. Par exemple, ladite virole est formée en matériau composite de ladite virole. Par exemple, la ou lesdites aubes sont formées en matériau composite d’aube. Par exemple, le matériau à feuilletage métallique comprend le matériau composite des couches du matériau à feuilletage métallique.
[0123] Les matériaux composites formant des pièces distinctes du dispositif de l’invention sont sélectionnés indépendamment parmi un ou plusieurs types de matériaux composites, et peuvent donc être identiques ou différents entre eux.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Carter de compresseur basse pression d’une turbomachine d’aéronef, ledit carter (1 ) comprenant une paroi annulaire (4) s’étendant le long d’un axe longitudinal dudit carter (1 ), ladite paroi annulaire (4) présentant un premier tronçon annulaire (7) et un deuxième tronçon annulaire (9), ledit premier tronçon (7) étant destiné à se trouver au droit d’un étage rotorique (10) dudit compresseur et ledit deuxième tronçon (9) étant destiné à se trouver au droit d’un étage statorique (12) dudit compresseur, ledit premier tronçon (7) et ledit deuxième tronçon (9) étant distincts l’un de l’autre, ledit premier tronçon (7) comprenant un matériau métallique, ledit deuxième tronçon (9) étant en matériau composite.
2. Carter selon la revendication précédente dans lequel ledit premier tronçon (7) et ledit deuxième tronçon (9) sont en amont et en aval, respectivement, selon le sens de circulation du fluide dans la turbomachine.
3. Carter selon la revendication précédente dans lequel ledit premier tronçon (7) présente une meilleure capacité de rétention que le deuxième tronçon (9).
4. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit premier tronçon (7) comprend un matériau à feuilletage métallique.
5. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes dans lequel ledit premier tronçon (7) comprend des cartouches se succédant angulairement sur 360° autour dudit axe longitudinal.
6. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes dans lequel ledit premier tronçon (7) et ledit deuxième tronçon (9) sont assujettis l’un à l’autre.
7. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes comprenant une bride circonférentielle (18, 20) issue de l’un et/ou de l’autre desdits premier et deuxième tronçons (7, 9) pour un accrochage à l’autre tronçon.
8. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes dans lequel ledit premier tronçon (7) comprend un épaulement de centrage (24) pour ledit deuxième tronçon (9), ledit deuxième tronçon (9) prenant préférablement appui sur ledit épaulement (24) par une face intérieure (26) dudit deuxième tronçon (9).
9. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes dans lequel ledit deuxième tronçon (9) est destiné à délimiter une veine pour un flux divergent du fluide traversant ladite turbomachine.
10. Carter selon l’une quelconque de revendications précédentes comprenant des aubes statoriques (28) fixées audit deuxième tronçon (9).
1 1 . Compresseur basse pression, rapide, de turbomachine d’aéronef comprenant un carter (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
12. Turbomachine d’aéronef comprenant un compresseur selon la revendication précédente.
13. Turbomachine selon la revendication précédente comprenant une soufflante et un réducteur de vitesse entre ladite soufflante et ledit compresseur.
14. Turbomachine selon l’une des revendications 15 ou 16, comprenant :
• un bec (80) de séparation des flux,
• une veine amont (83),
• des veines aval radialement interne (82) et radialement externe (81 ), le bec (80) étant configuré pour séparer un flux d’air issu de la veine amont (83) en un premier flux d’air traversant la veine aval radialement interne (82) et un deuxième flux d’air traversant la veine aval radialement externe (81 ), ledit premier tronçon (7) délimitant la veine amont (83), ledit deuxième tronçon (9) délimitant la veine aval radialement externe (81 ).
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