Leading edge shield

Abstract

The invention relates to the field of turbomachine blades, and more specifically to a leading edge shield (32) for a turbomachine blade (16), which comprises a lower canopy fin (34) and an upper canopy fin (36), each extending in the height and length direction and connected together along their height, the lower canopy fin (34) having a greater length than the upper canopy fin (36) over a first segment (SI) of the leading edge shield (32), and a length equal to or lower than the upper canopy fin (36) over a second segment (S2) of the leading edge shield (32).

Description

CA 03009452 2018-06-21 WO 2017 / 109404 PCT / FR2016 / 053603 1 BOUCLIER DE BORD D'ATTAQUE Arriere-plan de !'invention 5 La presente invention concerne un bouclier de bord d'attaque pour aube de turbomachine. On entend par << turbomachine », dans ce contexte, toute machine dans laquelle peut s'operer un transfert d'energie entre un ecoulement de fluide et au mains un aubage, comme, par exemple, un compresseur, une pompe, une turbine, une helice, ou bien 10 une combinaison d'au mains deux de ceux-ci. De tels boucliers de bord d'attaque sont typiquement destines a proteger les bards d'attaque d'aubes tournantes ou d'aubes directrices centre les impacts. On entend par « aubes », dans ce contexte, tant les 15 aubes de soufflante que les pales d'helice aerienne. Afin de limiter leur poids, ces aubes sont typiquement principalement formees d'un corps d'aube en composite a matrice organique, par exemple en polymere, renforcee par des fibres. Bien que ces materiaux presentent des qualites mecaniques generalement tres favorables, en particulier par rapport a leur 20 masse, ils presentent une certaine sensibilite aux impacts ponctuels. Des boucliers, typiquement en materiau metallique hautement resistant, comme les alliages de titane, sont done normalement installes sur les bards d'attaque de telles aubes, afin de les proteger contre ces impacts. Ces boucliers prennent normalement la forme d'une fine ailette intrados et 25 une fine ailette extrados jointes par une section plus epaisse chevauchant le bard d'attaque, !'ensemble epousant la forme de l'aube sur le bard d'attaque et des sections adjacentes de 11ntrados et de l'extrados. Les ailettes intrados et extrados s'etendent en hauteur et en longueur sur ces sections de, respectivement, l'intrados et l'extrados de l'aube, et servent 30 principalement a assurer le positionnement et la fixation du bouclier sur le bard d'attaque, mais aussi a distribuer la force d'un impact et dissiper son energie sur une plus grande surface du corps d'aube. Pour cette raison, l'ailette intrados presente typiquement, sur toute la hauteur du bouclier, une plus grande longueur que l'ailette extrados, puisque l'intrados de 35 l'aube est plus expose aux impacts. Toutefois, en particulier sur les aubes tournantes, cette longueur supplementaire de l'ailette intrados pose CA 03009452 2018-06-21 WO 2017 / 109404 PCT / FR2016 / 053603 5 10 2 !'inconvenient d'augmenter de maniere sensible la masse du bouclier, ainsi que son inertie autour d'un axe aligne avec la direction de la hauteur. Objet et resume de !'invention La presente divulgation vise a remedier a ces inconvenients, en proposant un bouclier de bord d'attaque pour aube de turbomachine qui permette d'offrir une protection appropriee a l'intrados de cette aube avec une masse et une inertie reduites. Dans au mains un mode de realisation, ce but est atteint grace au fait que, dans ledit bouclier de bord d'attaque, qui peut etre en materiau metallique et comporte une ailette intrados et une ailette extrados, s'etendant chacune en hauteur et en longueur et reliees l'une a l'autre sur 15 leur hauteur, l'ailette intrados presente une longueur plus grande que l'ailette extrados sur un premier segment du bouclier de bard d'attaque, mais une longueur egale ou inferieure a l'ailette extrados sur un deuxieme segment du bouclier de bord d'attaque. 20 Grace a ces dispositions, ii est possible de reduire la masse et l'inertie du bouclier quand le corps d'aube, cote intrados, est mains expose aux impacts et / ou moins affecte par eux sous ledit deuxieme segment du bouclier que sous ledit premier segment. 25 Ledit premier segment du bouclier peut s'etendre sur au mains 60% 30 de la hauteur des ailettes intrados et extrados. Afin de continuer a assurer une protection suffisante de l'intrados, dans ledit deuxieme segment du bouclier la profondeur de l'ailette intrados peut rester egale ou superieure a 70% de la profondeur de l'ailette extrados, voire 85%. La presente divulgation concerne aussi une aube s'etendant en hauteur d'un pied d'aube a une tete d'aube et comprenant un corps d'aube et un tel bouclier de bard d'attaque assemble sur le corps d'aube, le corps d'aube etant en materiau composite a matrice en polymere 35 renforcee par des fibres, le bouclier de bord d'attaque etant en un materiau ayant une meilleure resistance aux impacts ponctuels que le CA 03009452 2018-06-21 WO 2017 / 109404 PCT / FR2016 / 053603 3 materiau composite du corps d'aube, et le premier segment du bouclier de bard d'attaque etant plus proche du pied d'aube que le deuxieme segment du bouclier de bord d'attaque. 5 La presente divulgation concerne aussi une turbomachine 10 comprenant une pluralite de telles aubes, une soufflante comprenant une pluralite de telles aubes et un turboreacteur a double flux comprenant une telle soufflante. Breve description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux, a la lecture de la description detaillee qui suit, d'un mode de realisation represente a titre d'exemple non limitatif. La description se ref ere aux 15 dessins annexes sur lesquels : - la figure 1 est une vue schematique en perspective d'un turboreacteur a double flux ; - les figures 2A et 2B sont des vues schematiques en perspective du cote intrados et extrados, respectivement, d'une aube tournante de 20 la soufflante du turboreacteur de la figure 1 selon un mode de realisation de l'aube ; et - les figures 3 et 4 sont des vues partielles en coupe de l'aube des figures 2A et 2B selon les plans III-III et IV-IV, respectivement. 25 Description detaillee de !'invention La figure 1 illustre un turboreacteur a double flux 10 comprenant un groupe generateur de gaz 12 et une soufflante 14. Cette soufflante 14 comprend une pluralite d'aubes tournantes 16, arrangees radialement 30 autour d'un axe central X, profilees aerodynamiquement de maniere a impulser l'air par leur rotation et entourees par un carter de soufflante 50. Ainsi, comme illustre sur les figures 2A, 2B, 3 et 4, chaque aube 16 presente un bord d'attaque 18, un bord de fuite 20, un intrados 22, un extrados 24, une tete d'aube 26 et un pied d'aube 28. 35 CA 03009452 2018-06-21 WO 2017 / 109404 PCT / FR2016 / 053603 4 En fonctionnement normal, le vent relatif est sensiblement oriente vers le bord d'attaque 18 de chaque aube 16. Ainsi, ce bard d'attaque 18 est particulierement expose aux impacts. En particulier quand l'aube 16 comprend un corps d'aube 30 en materiau composite, notamment a 5 matrice polymere renforcee par des fibres, ii convient done de proteger le bord d'attaque 18 avec un bouclier de bord d'attaque 32 integre a chaque aube. En d'autres termes, le bouclier de bord d'attaque 32 est assemble sur le corps d'aube 30. 10 Le bouclier de bord d'attaque 32 est fabrique en un materiau ayant une meilleure resistante aux impacts ponctuels que le materiau composite du corps d'aube 30. Le bouclier de bord d'attaque 32 est principalement metallique, et plus specifiquement en alliage a base de titane, comme par exemple le TA6V (Ti-6Al-4V). Le bouclier de bord d'attaque 32 pourrait 15 egalement etre en acier OU en alliage metallique communement designe par la marque deposee Inconel™. On parle par la suite d'lnconel pour designer un alliage a base de fer allies avec du nickel et du chrome. Le bouclier de bord d'attaque 32 comporte une ailette intrados 34, 20 une ailette extrados 36, qui s'etendent chacune en hauteur sur une hauteur H du bouclier 32 et une section centrale 38 plus epaisse, destinee a chevaucher un bord du corps d'aube 30 et reliant l'ailette intrados 34 et l'ailette extrados 36 sur cette hauteur H. Les ailettes intrados et extrados 34, 36 assurent le positionnement du bouclier 32 sur le corps d'aube 30. 25 Les ailettes intrados et extrados 34, 36 presentent chacune un bord libre 40, 42 et s'etendent chacune en longueur de la section centrale 38 au bord libre 40, 42 correspondant. Le vent relatif presentant normalement un certain angle d'attaque 30 par rapport au bord d'attaque 18, l'intrados de l'aube 16 est plus expose aux impacts a proximite du bord d'attaque 18 que l'extrados. Pour cette raison, dans le mode de realisation illustre, dans un premier segment 51 du bouclier de bard d'attaque 32 adjacent au pied d'aube 28, et s'etendant sur au moins 60 %, voire 75% de la hauteur H du bouclier de 35 bord d'attaque, la longueur I de l'ailette intrados 34, mesuree du bord d'attaque 18 au bord libre 40, est superieure a la longueur L de l'ailette 5 extrados 36, mesuree du bord d'attaque 18 au bord libre 42 correspondant, comme illustre sur la figure 3. Toutefois, grace vrillage de l'aube et / ou au carter 50, dont l'entree peut etre plus etroite que la soufflante 14, est moins exposee aux impacts a forte energie. Ainsi, la longueur I de l'ailette intrados 34 peut etre reduite pour devenir egale ou inferieure a la longueur L de l'ailette extrados 36 dans un deuxieme segment S2 du bouclier de bord d'attaque 32, plus proche de la tete d'aube 26 que du pied d'aube 28, comme illustre sur la figure 4. Ainsi, la masse et surtout l'inertie du bouclier 32 peuvent etre reduites sans affecter negativement de maniere sensible leur protection par ce meme bouclier de bord d'attaque 32. Dans ce deuxieme segment S2 du bouclier de bord d'attaque 32, la longueur I de l'ailette intrados 34 peut rester egale ou superieure a 70%, voire 85% de la longueur L de l'ailette extrados 36. Quoique la presente invention ait ete decrite en se referant a un exemple de realisation specifique, ii est evident que des differentes modifications et changements peuvent etre effectues sur ces exemples sans sortir de la portee generale de !'invention telle que definie par les revendications. En outre, des caracteristiques individuelles des differents modes de realisation evoques peuvent etre combinees dans des modes de realisation additionnels. Par consequent, la description et les dessins doivent etre consideres dans un sens illustratif plutot que restrictif. Sous certains aspects, les realisations de la presente divulgation concernent un ou plusieurs des items suivants : 1. Une aube de turbomachine, ladite aube s'etendant en hauteur d'un pied d'aube a une tete d'aube et comprenant : un corps d'aube en materiau composite a matrice en polymere renforcee par des fibres, et un bouclier de bord d'attaque en materiau ayant une meilleure resistance aux impacts ponctuels que le materiau composite du corps d'aube, assemble sur le corps d'aube, et comportant une ailette intrados et une ailette extrados, s'etendant chacune en hauteur et en longueur, reliees l'une a l'autre sur leur hauteur, l'ailette intrados presentant une longueur plus grande que l'ailette extrados sur un premier segment du bouclier de bord d'attaque, et une longueur egale ou inferieure a l'ailette extrados sur un deuxieme segment du bouclier de Date Re9ue / Date Received 2023-07-28 5a bord d'attaque, le premier segment du bouclier de bord d'attaque etant plus proche du pied d'aube que le deuxieme segment du bouclier de bord d'attaque. 2. L'aube de turbomachine selon l'item 1, dans laquelle ledit premier segment du bouclier s'etend sur au moins 60% de la hauteur des ailettes intrados et extrados. 3. L'aube de turbomachine selon l'item 1 ou 2, dans laquelle, dans ledit deuxieme segment du bouclier la longueur de l'ailette intrados reste egale ou superieure a 70% de la longueur de l'ailette extrados. 4. L'aube de turbomachine selon 11tem 3, dans lequel, dans ledit deuxieme segment du bouclier la longueur de l'ailette intrados reste egale ou superieure a 85% de la longueur de l'ailette extrados. 5. L'aube de turbomachine selon l'un quelconque des items 1 a 4, dans laquelle ledit bouclier est en materiau metallique. 6. Une turbomachine comprenant une pluralite d'aubes de turbomachine selon l'un quelconque des items 1 a 5. 7. Une soufflante comprenant une pluralite d'aubes de turbomachine selon l'un quelconque des items 1 a 5. 8. Un turboreacteur a double flux comprenant une soufflante selon l'item

Claims

REVENDICATIONS 1. Une aube de turbomachine, ladite aube s'etendant en hauteur d'un pied d'aube a une tete d'aube et comprenant : 5 un corps d'aube en materiau composite a matrice en polymere renforcee par des fibres, et un bouclier de bard d'attaque en materiau ayant une meilleure resistance aux impacts ponctuels que le materiau composite du corps d'aube, assemble sur le corps d'aube, et comportant une ailette intrados et 10 une ailette extrados, s'etendant chacune en hauteur et en longueur, reliees l'une a l'autre sur leur hauteur, l'ailette intrados presentant une longueur plus grande que l'ailette extrados sur un premier segment du bouclier de bard d'attaque, et une longueur egale ou inferieure a l'ailette extrados sur un deuxieme segment du bouclier de bard d'attaque, le premier segment 15 du bouclier de bard d'attaque etant plus proche du pied d'aube que le deuxieme segment du bouclier de bard d'attaque.

2. L'aube de turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle ledit premier segment du bouclier s'etend sur au mains 60% de la hauteur 20 des ailettes intrados et extrados.

3. L'aube de turbomachine selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle, dans ledit deuxieme segment du bouclier, la longueur de l'ailette intrados reste egale ou superieure a 70% de la longueur de l'ailette 25 extrados. 30 4. L'aube de turbomachine selon la revendication 3, dans lequel, dans ledit deuxieme segment du bouclier, la longueur de l'ailette intrados reste egale ou superieure a 85% de la longueur de l'ailette extrados.

5. L'aube de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, dans laquelle ledit bouclier est en materiau metallique.

6. Une turbomachine comprenant une pluralite d'aubes de 35 turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 a 5.

7. Une soufflante comprenant une pluralite d'aubes de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 a 5.

8. Un turboreacteur a double flux comprenant une soufflante selon 5 la revendication