FR3120909A1 - Turbomachine blade having a reinforced trailing edge - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une aube mobile (10) de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale (12) délimitée par : - une face d'intrados (14) située d'un premier côté transversal de la pale (12); - une face d'extrados (16) située d'un deuxième côté transversal de la pale (12) ; - un bord d'attaque (18) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale (12) ; et - un bord de fuite (20) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale (12), dans laquelle l'aube mobile (10) est réalisée en un alliage de titane caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement (22) qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) et qui recouvre aussi le bord de fuite (20). Figure pour l’abrégé : figure 1The invention relates to a moving blade (10) of a turbomachine rotor extending in a main radial direction and in a longitudinal direction, comprising a blade (12) delimited by: - an intrados face (14) located on a first transverse side of the blade (12); - an extrados face (16) located on a second transverse side of the blade (12); - a leading edge (18) of radial main orientation, located at an upstream longitudinal end of the blade (12); and - a trailing edge (20) of radial main orientation, located at a downstream longitudinal end of the blade (12), in which the moving blade (10) is made of a titanium alloy characterized in that it comprises a layer of coating material (22) which partly covers each of the lower face (14) and the upper face (16) and which also covers the trailing edge (20). Figure for abstract: Figure 1

Description

Aube de turbomachine comportant un bord de fuite renforcéTurbomachine blade having a reinforced trailing edge

L'invention concerne une aube de turbomachine comportant un bord de fuite renforcé.The invention relates to a turbine engine blade comprising a reinforced trailing edge.

L'invention concerne plus particulièrement une aube mobile de turbomachine destinée à résister à des impacts sur son bord de fuite.The invention relates more particularly to a moving turbine engine blade intended to resist impacts on its trailing edge.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART

Actuellement, une aube mobile de turbomachine est réalisée par taille dans la masse à partir d'un barreau en alliage de titane, avec une forme optimisée pour être compatible avec tous les types d’usinages à disposition.Currently, a turbine engine blade is made by cutting from a titanium alloy bar, with a shape optimized to be compatible with all types of machining available.

Cependant, l'alliage de titane communément utilisé est l'aluminiure de titane, ou TIAL, et c'est un matériau fragile très peu tolérant aux impacts d’objets. En effet, lors du fonctionnement de la turbomachine, des objets peuvent être expulsés par les gaz chauds et viennent impacter l'aube mobile.However, the titanium alloy commonly used is titanium aluminide, or TIAL, and it is a brittle material with very little tolerance to object impact. Indeed, during the operation of the turbomachine, objects can be expelled by the hot gases and impact the moving blade.

Des criques et autres peuvent se former alors dans l'aube mobile, la fragilisant. En conséquence, l'aube mobile doit être replacée, ce qui résulte en une dépose moteur non prévue et une augmentation du cout d'utilisation de la turbomachine.Cracks and the like can then form in the moving blade, weakening it. Consequently, the moving blade must be replaced, which results in an unplanned engine removal and an increase in the cost of use of the turbomachine.

L'invention a pour but de proposer une aube mobile dont le bord de fuite est renfoncé afin de limiter l'effet de ces impacts.The object of the invention is to propose a moving blade whose trailing edge is recessed in order to limit the effect of these impacts.

L'invention propose une aube mobile de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale délimitée par :The invention proposes a moving turbine engine rotor blade extending in a main radial direction and in a longitudinal direction, comprising a blade delimited by:

- une face d'intrados située d'un premier côté transversal de la pale ;- an intrados face located on a first transverse side of the blade;

- une face d'extrados située d'un deuxième côté transversal de la pale ;- an extrados face located on a second transverse side of the blade;

- un bord d'attaque d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale ; et- a radial main orientation leading edge, located at an upstream longitudinal end of the blade; and

- un bord de fuite d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale,- a radial main orientation trailing edge, located at a downstream longitudinal end of the blade,

dans laquelle l'aube mobile est réalisée en un alliage de titane,in which the moving blade is made of a titanium alloy,

caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados et de la face d'extrados et qui recouvre aussi le bord de fuite.characterized in that it comprises a layer of coating material which partly covers each of the lower surface and the upper surface and which also covers the trailing edge.

La présence d'une couche de matériau de revêtement sur le bord de fuite permet de renforcer celui-ci et ainsi de limiter les risques d'apparition de défauts. La durée de vie de l'aube mobile s'en retrouve augmentée.The presence of a layer of coating material on the trailing edge makes it possible to reinforce the latter and thus to limit the risks of appearance of defects. The life of the moving blade is thereby increased.

De préférence, chacune de la face d'intrados et de la face d'extrados comporte un renfoncement formé en retrait dans le sens de l'épaisseur de la pale qui s'étend depuis le bord de fuite en direction du bord d'attaque et dans lequel la couche de matériau de revêtement est déposée.Preferably, each of the intrados face and the extrados face comprises a recess formed set back in the direction of the thickness of the blade which extends from the trailing edge in the direction of the leading edge and in which the layer of coating material is deposited.

De préférence, chaque renfoncement s'étend sur toute la longueur radiale de la pale.Preferably, each recess extends over the entire radial length of the blade.

De préférence, la couche de matériau de revêtement est réalisée à partir d'une céramique, de préférence une zircone yttriée.Preferably, the layer of coating material is made from a ceramic, preferably a yttria zirconia.

De préférence, l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement est égale à la profondeur des renfoncements.Preferably, the thickness of the coating material layer is equal to the depth of the recesses.

De préférence, la longueur du renfoncement de la face d'intrados, selon la direction longitudinale, est sensiblement égale à la longueur du renfoncement de la face d'extrados.Preferably, the length of the recess in the lower face, in the longitudinal direction, is substantially equal to the length of the recess in the upper face.

De préférence, les renfoncements sont réalisés par usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.Preferably, the recesses are made by conventional machining or by means of a shaped electrode.

L'invention propose aussi une turbomachine d'aéronef comportant un rotor portant au moins une aube mobile selon l'invention, dont la pale s'étend radialement par rapport à un axe principal du rotor.The invention also proposes an aircraft turbine engine comprising a rotor carrying at least one moving blade according to the invention, the blade of which extends radially with respect to a main axis of the rotor.

De préférence, l'aube mobile est une aube de turbine basse pression de la turbomachine.Preferably, the moving blade is a low-pressure turbine blade of the turbomachine.

est une section d'une aube mobile selon l'invention, prise selon un plan radial. is a section of a moving blade according to the invention, taken along a radial plane.

est un détail à plus grande échelle de l'aube mobile représentée à la , montrant le bord de fuite et la couche de matériau de revêtement. is a larger scale detail of the moving blade shown in the , showing the trailing edge and the coating material layer.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DES MODES DE REALISATIONSDETAILED PRESENTATION OF THE MODES OF REALIZATIONS

On a représenté à la une section transversale une aube mobile 10 de turbomachine. Cette section est prise selon un plan perpendiculaire à une direction principale radiale de l'aube mobile 10.We represented at the a cross section a moving blade 10 of the turbine engine. This section is taken along a plane perpendicular to a main radial direction of the moving blade 10.

Lorsque l'aube mobile 10 est montée sur un rotor de la turbomachine, l'axe principal radial de l'aube mobile 10 est orienté perpendiculairement à l'axe du rotor.When the moving blade 10 is mounted on a rotor of the turbine engine, the main radial axis of the moving blade 10 is oriented perpendicular to the axis of the rotor.

L'aube mobile 10 est de préférence une aube de turbine basse pression et elle possède un profil aérodynamique conçu pour optimiser son interaction avec les gaz chauds produits dans une chambre de combustion de la turbomachine.The moving blade 10 is preferably a low pressure turbine blade and it has an aerodynamic profile designed to optimize its interaction with the hot gases produced in a combustion chamber of the turbomachine.

L'aube mobile comporte ainsi une pale 12 s'étendant selon la direction radiale entre une première extrémité radialement interne appelée pied, par lequel l'aube est reliée au rotor et une deuxième extrémité radialement externe appelée tête, qui évolue à proximité d'une paroi de la turbomachine.The moving blade thus comprises a blade 12 extending in the radial direction between a first radially internal end called root, by which the blade is connected to the rotor and a second radially external end called head, which evolves close to a turbomachine wall.

La pale 12 de l'aube mobile 10 comporte une face d'intrados 14 située du côté amont de la pale 12, dans le sens de rotation du rotor ; une face d'extrados 16 située du côté aval de la pale 12, dans le sens de rotation du rotor ; un bord d'attaque 18 d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont, par rapport à un écoulement de gaz dans la turbomachine ; et un bord de fuite 20 d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval, par rapport à l'écoulement des gaz dans la turbomachine.The blade 12 of the moving blade 10 comprises an intrados face 14 located on the upstream side of the blade 12, in the direction of rotation of the rotor; an extrados face 16 located on the downstream side of the blade 12, in the direction of rotation of the rotor; a leading edge 18 with a main radial orientation, located at an upstream longitudinal end, relative to a gas flow in the turbomachine; and a trailing edge 20 of main radial orientation, located at a downstream longitudinal end, with respect to the gas flow in the turbomachine.

Dans la description qui va suivre, et comme on peut le voir à la , on utilisera l'orientation radiale comme étant la direction principale de la pale 12 de l'aube mobile 10, c’est-à-dire une direction perpendiculaire au plan de la , l'orientation longitudinale comme étant une direction passant par le bord d'attaque 18 et le bord de fuite 20 et l'orientation transversale T comme étant une direction perpendiculaire aux orientations radiale et longitudinale.In the following description, and as can be seen in , the radial orientation will be used as being the main direction of the blade 12 of the moving blade 10, that is to say a direction perpendicular to the plane of the , the longitudinal orientation being a direction passing through the leading edge 18 and the trailing edge 20 and the transverse orientation T being a direction perpendicular to the radial and longitudinal orientations.

L'aube mobile 10 est réalisée à partir d'un alliage de titane, de préférence en aluminiure de titane (TIAL). Aussi, l'aube mobile 10 est réalisée par usinage.The moving blade 10 is made from a titanium alloy, preferably titanium aluminide (TIAL). Also, the moving blade 10 is made by machining.

L'extrémité longitudinale de l'aube 10 qui est située au niveau du bord de fuite 20 présente une dimension transversale réduite. Cela induit une fragilité locale de l'aube mobile 10.The longitudinal end of the blade 10 which is located at the level of the trailing edge 20 has a reduced transverse dimension. This induces local fragility of the moving blade 10.

Pour renforcer l'aube mobile au niveau du bord de fuite 20, l'aube mobile 10 comporte une couche de matériau de revêtement 22 qui recouvre une partie de la face d'intrados 14, une partie de la face d'extrados 16 et qui recouvre aussi le bord de fuite 20.To reinforce the moving blade at the level of the trailing edge 20, the moving blade 10 comprises a layer of coating material 22 which covers a part of the lower face 14, a part of the upper face 16 and which also covers the trailing edge 20.

Cette couche de matériau de revêtement 22 est réalisée en une céramique qui est de préférence de la zircone yttriée. La céramique est plus résistante que l'alliage de titane vis-à-vis des impacts. La faible quantité de céramique utilisée permet en outre d'avoir une augmentation de poids limitée.This layer of coating material 22 is made of a ceramic which is preferably yttria-containing zirconia. Ceramic is more impact resistant than titanium alloy. The small quantity of ceramic used also makes it possible to have a limited increase in weight.

La face d'intrados 14 et la face d'extrados 16 comportent chacune un renfoncement 24 qui s'étend longitudinalement sur la face 14, 16 depuis le bord de fuite 20, en direction du bord d'attaque 18.The intrados face 14 and the extrados face 16 each comprise a recess 24 which extends longitudinally on the face 14, 16 from the trailing edge 20, in the direction of the leading edge 18.

La profondeur du renfoncement 24 est égale à l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement 22. Ainsi, la couche de matériau de revêtement 22 s'étend dans la continuité du reste de la face 14, 16 associée, il n'y a donc pas de saut de forme et donc pas de création de perturbations au niveau du bord longitudinal de la couche de matériau de revêtement 22.The depth of the recess 24 is equal to the thickness of the layer of coating material 22. Thus, the layer of coating material 22 extends in continuity with the rest of the associated face 14, 16, there is no therefore no jump in shape and therefore no creation of disturbances at the longitudinal edge of the layer of coating material 22.

Selon un exemple de réalisation, la profondeur du renfoncement 24 est de 0.71 mm, avec une tolérance de plus ou moins 0.05 mm. L'épaisseur de la couche de matériau de revêtement 22 est ainsi égale à cette dimension de 0.71 mm +/- 0.05 mm.According to an exemplary embodiment, the depth of the recess 24 is 0.71 mm, with a tolerance of plus or minus 0.05 mm. The thickness of the coating material layer 22 is thus equal to this dimension of 0.71 mm +/- 0.05 mm.

La longueur longitudinale du renfoncement 24, prise depuis le bord de fuite 20 est de 5.93 mm, avec une tolérance de 0.5 mm.The longitudinal length of the recess 24, taken from the trailing edge 20 is 5.93 mm, with a tolerance of 0.5 mm.

Comme on l'a dit précédemment, l'aube mobile 10 est réalisée par usinage. Ainsi, les renfoncements 24 pratiqués dans la face d'intrados 14 et la face d'extrados 16 sont elles aussi réalisées par usinage, soit un usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.As mentioned previously, the moving blade 10 is produced by machining. Thus, the recesses 24 made in the intrados face 14 and the extrados face 16 are also produced by machining, either conventional machining or by means of a shaped electrode.

Claims (9)

Aube mobile (10) de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale (12) délimitée par :
- une face d'intrados (14) située d'un premier côté transversal de la pale (12);
- une face d'extrados (16) située d'un deuxième côté transversal de la pale (12) ;
- un bord d'attaque (18) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale (12) ; et
- un bord de fuite (20) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale (12),
dans laquelle l'aube mobile (10) est réalisée en un alliage de titane
caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement (22) qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) et qui recouvre aussi le bord de fuite (20).
Turbine machine rotor moving blade (10) extending in a main radial direction and in a longitudinal direction, comprising a blade (12) delimited by:
- an intrados face (14) located on a first transverse side of the blade (12);
- an extrados face (16) located on a second transverse side of the blade (12);
- a leading edge (18) of radial main orientation, located at an upstream longitudinal end of the blade (12); and
- a trailing edge (20) of radial main orientation, located at a downstream longitudinal end of the blade (12),
wherein the moving blade (10) is made of a titanium alloy
characterized in that it comprises a layer of coating material (22) which partially covers each of the lower face (14) and the upper face (16) and which also covers the trailing edge (20 ).
Aube mobile (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) comporte un renfoncement (24) formé en retrait dans le sens de l'épaisseur de la pale (12) qui s'étend depuis le bord de fuite (20) en direction du bord d'attaque (18) et dans lequel la couche de matériau de revêtement (22) est déposée.Mobile blade (10) according to the preceding claim, characterized in that each of the intrados face (14) and of the extrados face (16) comprises a recess (24) formed recessed in the thickness direction. of the blade (12) which extends from the trailing edge (20) towards the leading edge (18) and in which the layer of coating material (22) is deposited. Aube mobile (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque renfoncement (24) s'étend sur toute la longueur radiale de la pale (12).Mobile blade (10) according to the preceding claim, characterized in that each recess (24) extends over the entire radial length of the blade (12). Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de matériau de revêtement (22) est réalisée à partir d'une céramique, de préférence une zircone yttriée.Moving blade (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer of coating material (22) is made from a ceramic, preferably a yttria-zirconia. Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement (22) est égale à la profondeur des renfoncements (24).Moving blade (10) according to any one of Claims 2 to 4, characterized in that the thickness of the layer of coating material (22) is equal to the depth of the recesses (24). Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la longueur du renfoncement (24) de la face d'intrados (14), selon la direction longitudinale, est sensiblement égale à la longueur du renfoncement (24) de la face d'extrados (16).Moving blade (10) according to any one of Claims 2 to 5, characterized in that the length of the recess (24) of the lower surface (14), in the longitudinal direction, is substantially equal to the length of the recess (24) of the extrados face (16). Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les renfoncements (24) sont réalisés par usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.Moving blade (10) according to any one of Claims 2 to 6, characterized in that the recesses (24) are produced by conventional machining or by means of shaped electrodes. Turbomachine d'aéronef comportant un rotor portant au moins une aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la pale (12) s'étend radialement par rapport à un axe principal du rotor.Aircraft turbomachine comprising a rotor carrying at least one moving blade (10) according to any one of the preceding claims, the blade (12) of which extends radially with respect to a main axis of the rotor. Turbomachine d'aéronef selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'aube mobile (10) est une aube de turbine basse pression de la turbomachine.Aircraft turbomachine according to the preceding claim, characterized in that the moving blade (10) is a low-pressure turbine blade of the turbomachine.
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