FR3134137A1 - CASING FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING CASING - Google Patents

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Alexandre BRANCO
Clémentine ARNOLD
Clément BOUROLLEAU
Vincent Pascal FIORE
Baptiste LEBLON
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Safran Aircraft Engines SAS
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Abstract

L’invention propose un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), dans lequel l’enveloppe (9) comporte en outre une bague métallique (15) disposée radialement intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) et intégrée dans la matrice en résine (14). L’invention propose également un procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef au cours duquel la mise en place d’une bague métallique (15) sur un mandrin d’imprégnation (31) intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) est réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (31) et le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17). Figure pour l'abrégé : Figure 2The invention proposes an aircraft turbomachine casing, comprising an annular envelope (9) extending around an axis A and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) embedded in a resin matrix (14), in which the envelope (9) further comprises a metal ring (15) arranged radially internally to the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) and integrated into the resin matrix (14). The invention also proposes a method of manufacturing a casing (3) of an aircraft turbomachine during which the installation of a metal ring (15) on an impregnation mandrel (31) internally to the texture reinforcement fiber (13; 16, 17) is carried out before a resin injection step (14) in an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel (31) and the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17). Figure for abstract: Figure 2

Description

CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION DE CARTERCASING FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING CASING Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

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

Arrière-plan techniqueTechnical background

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

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

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

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

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

Le carter comporte également une virole acoustique amont 7 et un panneau acoustique aval 8. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une surface annulaire interne de l’enveloppe, entre la virole amont 7 et le panneau aval 8.The casing also includes an upstream acoustic shroud 7 and a downstream acoustic panel 8. The fan casing 3 also comprises an annular layer 4 of abradable material, positioned on an internal annular surface of the envelope, between the upstream shroud 7 and the panel. downstream 8.

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

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

Une zone de rétention 10 est définie sur l’enveloppe 9 en regard des aubes de soufflante 2 ( ). La zone de rétention 10 est par exemple classiquement localement matérialisée par une surépaisseur 10’ de l’enveloppe 9. La zone de rétention 10 peut être définie entre l’extrémité avant de la couche de matière abradable 4 et une limite arrière directement radialement en regard des aubes 2 comme illustrée en .A retention zone 10 is defined on the envelope 9 facing the fan blades 2 ( ). The retention zone 10 is for example conventionally locally materialized by an extra thickness 10' of the envelope 9. The retention zone 10 can be defined between the front end of the layer of abradable material 4 and a rear limit directly radially facing blades 2 as illustrated in .

L’enveloppe 9 peut être en matériau composite.The envelope 9 can be made of composite material.

La capacité de rétention d’un carter 3 à enveloppe 9 en matériau composite est assurée par la quantité de fibres et la qualité du tissage du matériau composite, notamment en zone de rétention 10.The retention capacity of a casing 3 with an envelope 9 made of composite material is ensured by the quantity of fibers and the quality of the weaving of the composite material, particularly in the retention zone 10.

Dans un carter de turbomachine connu, des plis de verre sont ajoutés en zone de rétention sur l’enveloppe composite après polymérisation de la résine sur le renfort du matériau composite. L’enroulement des plis de verre est alors réalisé sur plusieurs tours au cours d’une opération relativement longue.In a known turbomachine casing, glass plies are added in the retention zone on the composite envelope after polymerization of the resin on the reinforcement of the composite material. The winding of the glass layers is then carried out over several turns during a relatively long operation.

Dans un autre carter de turbomachine, les plis de verre sont remplacés par du kevlar. L’opération est longue. Le kevlar est sujet à une reprise d’humidité et se dégrade en vieillissant. La pièce obtenue est de masse importante.In another turbomachine casing, the glass layers are replaced by Kevlar. The operation is long. Kevlar is subject to moisture absorption and degrades as it ages. The part obtained has a large mass.

L’invention vise donc à proposer une alternative aux solutions existantes de carters de turbomachine d’aéronef à zone de rétention renforcée. L’invention propose donc notamment un carter de turbomachine et un procédé de fabrication d’un tel carter. L’invention doit permettre d’améliorer la capacité de rétention du carter. L’invention doit être simple, économique et facile à mettre en œuvre.The invention therefore aims to propose an alternative to existing solutions for aircraft turbomachine casings with a reinforced retention zone. The invention therefore proposes in particular a turbomachine casing and a method of manufacturing such a casing. The invention should make it possible to improve the retention capacity of the casing. The invention must be simple, economical and easy to implement.

L’invention concerne ainsi un carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant :The invention thus relates to an aircraft turbomachine casing, comprising an annular envelope extending around a longitudinal axis and made of a composite material comprising:

- un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine, et- a fibrous texture reinforcement embedded in a resin matrix, and

- une bague métallique intégrée dans la matrice en résine,- a metal ring integrated into the resin matrix,

caractérisé en ce que le renfort en texture fibreuse est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique.characterized in that the fibrous texture reinforcement is arranged exclusively externally in relation to the metal ring.

La solution proposée permet ainsi de renforcer la zone de rétention à l’aide de la bague métallique tout en limitant l’épaisseur de matériau composite en zone de rétention. La bague métallique est en effet à même de retenir efficacement les bords d’attaque métalliques d’éventuelles aubes de rotor perdues. En étant positionnée sur le fût intérieur du carter de turbomachine, la bague encaisse le premier impact tranchant en cas de perte d’aube. Le risque et l’ampleur d’un endommagement du matériau composite, c’est-à-dire d’un sectionnement de ses torons, qui aurait pour effet d’interrompre la continuité du matériau composite qui est sa force, sont ainsi fortement limités. La bague protège ainsi le matériau composite et absorbe une partie de l’énergie d’impact en cas d’impact.The proposed solution thus makes it possible to reinforce the retention zone using the metal ring while limiting the thickness of composite material in the retention zone. The metal ring is indeed able to effectively retain the metal leading edges of any lost rotor blades. By being positioned on the inner barrel of the turbomachine casing, the ring absorbs the first sharp impact in the event of blade loss. The risk and extent of damage to the composite material, that is to say of a cutting of its strands, which would have the effect of interrupting the continuity of the composite material which is its strength, are thus strongly limited. . The ring thus protects the composite material and absorbs part of the impact energy in the event of an impact.

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

- la bague métallique est constituée d’une unique couche de métal enroulée sur 360°, de manière à former un anneau complet ;- the metal ring is made up of a single layer of metal rolled over 360°, so as to form a complete ring;

- la bague métallique est disposée sans superposition directe ou indirecte de la bague métallique sur elle-même ;- the metal ring is arranged without direct or indirect superposition of the metal ring on itself;

- l’épaisseur de la bague métallique est comprise entre 0,2 et 2mm, de préférence entre 0,5 et 1mm ;- the thickness of the metal ring is between 0.2 and 2mm, preferably between 0.5 and 1mm;

- la bague métallique est en titane ;- the metal ring is made of titanium;

- la bague métallique est de forme cylindrique ;- the metal ring is cylindrical in shape;

- la bague métallique forme un anneau complet et/ou s’étendant sur 360°.- the metal ring forms a complete ring and/or extending over 360°.

L’invention porte également sur une turbomachine d’aéronef comportant un carter selon ce qui précède.The invention also relates to an aircraft turbomachine comprising a casing according to the above.

L’invention porte encore sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef selon ce qui précède, le procédé comportant : la mise en place de la bague métallique sur un mandrin d’imprégnation intérieurement au renfort en texture fibreuse réalisée avant une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse .The invention also relates to a method of manufacturing an aircraft turbomachine casing according to the above, the method comprising: placing the metal ring on an impregnation mandrel internally to the fibrous texture reinforcement carried out before a step of injecting resin into an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel and the fibrous texture reinforcement.

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

- une étape de mise en place de la bague métallique sur le mandrin d’imprégnation est réalisée avant une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse sur le mandrin d’imprégnation ;- a step of placing the metal ring on the impregnation mandrel is carried out before a step of winding the fibrous texture reinforcement onto the impregnation mandrel;

- l’enroulement du renfort en texture fibreuse sur le mandrin d’imprégnation est réalisé au moins simultanément à la mise en place de la bague métallique sur le mandrin d’imprégnation.- the winding of the fibrous texture reinforcement on the impregnation mandrel is carried out at least simultaneously with the installation of the metal ring on the impregnation mandrel.

L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef, ce carter comportant une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse noyé dans une matrice en résine ,The invention also relates to a method of manufacturing an aircraft turbomachine casing, this casing comprising an annular envelope extending around a longitudinal axis and made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement embedded in a resin matrix,

le procédé comportant :the process comprising:

- une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse sur un mandrin d’imprégnation et,- a step of winding the fibrous texture reinforcement on an impregnation mandrel and,

- une étape d’injection de résine dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et la texture fibreuse,- a step of injecting resin into an impregnation mold enveloping the impregnation mandrel and the fibrous texture,

procédé dans lequel l’enveloppe annulaire comporte en outre une bague métallique, la bague métallique étant mise en place sur le mandrin d’imprégnation intérieurement au renfort en texture fibreuse et avant l’étape d’injection de résine dans le moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation et le renfort en texture fibreuse.method in which the annular envelope further comprises a metal ring, the metal ring being placed on the impregnation mandrel internally to the fibrous texture reinforcement and before the step of injecting resin into the enveloping impregnation mold the impregnation mandrel and the fibrous texture reinforcement.

Brève description des figuresBrief description of the figures

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

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

La est une vue en perspective d’une enveloppe du carter de soufflante selon l’invention ; There is a perspective view of an envelope of the fan casing according to the invention;

La illustre en coupe schématique un empilement de couches de l’enveloppe selon le plan P de la ; There illustrates in schematic section a stack of layers of the envelope according to the plane P of the ;

La illustre en perspective une étape d’un procédé de fabrication d’une enveloppe d’un carter de soufflante de turbomachine selon l’invention. There illustrates in perspective a step of a method of manufacturing an envelope of a turbomachine fan casing according to the invention.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

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

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

Le carter 3 comporte une enveloppe annulaire 9 qui s’étend elle-même autour de l’axe A ( ).The casing 3 comprises an annular envelope 9 which itself extends around the axis A ( ).

Comme visible en , l’enveloppe 9 comporte les brides 3’ et 3’’ décrites en préambule et une partie cylindrique 9a, laquelle s’étend longitudinalement entre les brides 3’ et 3’’. La partie cylindrique 9a présente une surface interne 9aa délimitant un volume interne 9ab dans lequel sont logées les aubes 2 de rotor citées en préambule.As visible in , the envelope 9 comprises the flanges 3' and 3'' described in the preamble and a cylindrical part 9a, which extends longitudinally between the flanges 3' and 3''. The cylindrical part 9a has an internal surface 9aa delimiting an internal volume 9ab in which the rotor blades 2 mentioned in the preamble are housed.

L’enveloppe 9 est ici réalisée dans un matériau composite comportant un renfort en texture fibreuse 13, une matrice en résine 14 et une bague métallique 15. Plus précisément, le renfort en texture fibreuse 13 et la bague métallique 15 sont intégrés dans la matrice en résine 14. La bague métallique 15 est disposée radialement intérieurement au renfort en texture fibreuse 13. Autrement dit, le renfort en texture fibreuse est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique.The envelope 9 is here made of a composite material comprising a fibrous texture reinforcement 13, a resin matrix 14 and a metal ring 15. More precisely, the fibrous texture reinforcement 13 and the metal ring 15 are integrated into the matrix in resin 14. The metal ring 15 is arranged radially internally to the fibrous texture reinforcement 13. In other words, the fibrous texture reinforcement is arranged exclusively externally relative to the metal ring.

Le procédé de fabrication permettant à la bague métallique 15 d’être intégrée dans la résine 14 est détaillé plus loin.The manufacturing process allowing the metal ring 15 to be integrated into the resin 14 is detailed below.

La bague métallique 15 se présente sous la forme d’un cylindre. L’épaisseur de la bague métallique est comprise entre 0,2mm et 2mm, de préférence entre 0,5mm et 1mm. La longueur axiale de la bague métallique 15 peut correspondre à tout ou partie de la zone de rétention 10. Cette longueur est par exemple comprise entre 100 et 400mm.The metal ring 15 is in the form of a cylinder. The thickness of the metal ring is between 0.2mm and 2mm, preferably between 0.5mm and 1mm. The axial length of the metal ring 15 can correspond to all or part of the retention zone 10. This length is for example between 100 and 400mm.

Puisque l’interface entre le matériau composite et le métal est au contact de l’air dans la turbomachine, la bague 15 est de préférence en titane. L’apparition d’une corrosion galvanique est ainsi évitée.Since the interface between the composite material and the metal is in contact with the air in the turbomachine, the ring 15 is preferably made of titanium. The appearance of galvanic corrosion is thus avoided.

Comme illustré en , l’enveloppe 9 peut être formée à partir d’un empilement, de l’intérieur vers l’extérieur, de la bague métallique 15 et du renfort en texture fibreuse 13. Le renfort en texture fibreuse 13 comporte ici sensiblement : deux plis 16a d’une première matière fibreuse 16 et un pli 17a d’une deuxième matière fibreuse différente de la première matière fibreuse 17.As illustrated in , the envelope 9 can be formed from a stack, from the inside towards the outside, of the metal ring 15 and the fibrous texture reinforcement 13. The fibrous texture reinforcement 13 here comprises substantially: two folds 16a of a first fibrous material 16 and a ply 17a of a second fibrous material different from the first fibrous material 17.

Dans l’exemple de la , la bague métallique 15 est constituée d’une unique couche de métal enroulée sur 360°, de manière à former un anneau complet. Par exemple, deux extrémités opposées de la bague peuvent être aboutées. Préférentiellement, la bague métallique 15 ne s’étend pas au-delà de 360°. De préférence, la bague métallique 15 est ainsi disposée sans superposition directe de la bague métallique 15 sur elle-même. De préférence également, la bague métallique 15 est disposée sans superposition indirecte de la bague métallique 15 sur elle-même, c’est-à-dire sans qu’un élément tel qu’une partie d’un pli 16 ou 17 du renfort 13 ne soit pris en sandwich entre deux épaisseurs de la bague métallique 15. De préférence encore, le renfort en texture fibreuse 13 est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique 15. Ainsi, la bague métallique 15 est présente uniquement sur la face interne 9aa de l’enveloppe 9, et non entre chaque épaisseur du renfort de composite, ce qui permet d’éviter un délaminage de l’enveloppe 9 et de ses plis 16 et 17.In the example of the , the metal ring 15 is made up of a single layer of metal wound over 360°, so as to form a complete ring. For example, two opposite ends of the ring can be butted together. Preferably, the metal ring 15 does not extend beyond 360°. Preferably, the metal ring 15 is thus arranged without direct superposition of the metal ring 15 on itself. Also preferably, the metal ring 15 is arranged without indirect superposition of the metal ring 15 on itself, that is to say without an element such as a part of a fold 16 or 17 of the reinforcement 13 is sandwiched between two thicknesses of the metal ring 15. More preferably, the fibrous texture reinforcement 13 is arranged exclusively externally with respect to the metal ring 15. Thus, the metal ring 15 is present only on the internal face 9aa of the envelope 9, and not between each thickness of the composite reinforcement, which makes it possible to avoid delamination of the envelope 9 and its folds 16 and 17.

En , la première matière fibreuse 16 est enroulée sur deux tours complets, de manière à former les deux plis 16a, et sur une partie supplémentaire de chevauchement 16b d’étendue angulaire α1 autour de l’axe longitudinal A. Ceci permet de garantir une continuité du composite afin que cette zone ne soit pas fragilisé. L’étendue angulaire α1 est par exemple comprise entre 1° et 20°.In , the first fibrous material 16 is wound over two complete turns, so as to form the two folds 16a, and over an additional overlapping part 16b of angular extent α1 around the longitudinal axis A. This makes it possible to guarantee continuity of the composite so that this area is not weakened. The angular extent α1 is for example between 1° and 20°.

En également, la deuxième matière fibreuse 17 est enroulée sur un tour complet, de manière à former le pli 17a, et sur une partie supplémentaire de chevauchement 17b d’étendue angulaire α2 autour de l’axe longitudinal A. Ceci permet également de garantir un bon recouvrement afin que cette zone ne soit pas fragilisée. L’étendue angulaire α2 est par exemple comprise entre 5° et 90°, de préférence entre 20 et 70°, et plus préférentiellement de l’ordre de 45°.In also, the second fibrous material 17 is wound on a complete turn, so as to form the fold 17a, and on an additional overlapping part 17b of angular extent α2 around the longitudinal axis A. This also makes it possible to guarantee good covering so that this area is not weakened. The angular extent α2 is for example between 5° and 90°, preferably between 20 and 70°, and more preferably of the order of 45°.

L’enveloppe 9 de carter 3 est fabriquée à l’aide d’un outil d’imprégnation 30 pourvu d’un mandrin d’imprégnation 31, formant tambour central, illustré en . L’outil 30 comporte encore une coque extérieure non illustrée, complémentaire au mandrin 31, et dont une surface interne permet de former la surface extérieure 9ba de l’enveloppe 9 (voir ).The casing 9 envelope 3 is manufactured using an impregnation tool 30 provided with an impregnation mandrel 31, forming a central drum, illustrated in . The tool 30 also includes an external shell not illustrated, complementary to the mandrel 31, and of which an internal surface makes it possible to form the external surface 9ba of the envelope 9 (see ).

Comme illustré en , le mandrin 31 présente notamment une section longitudinale cylindrique 32 et une section radiale avant 33’ et une section radiale arrière 33’’.As illustrated in , the mandrel 31 has in particular a cylindrical longitudinal section 32 and a front radial section 33' and a rear radial section 33''.

L’enveloppe 9 de carter 3 est fabriquée par mise en place de la bague métallique 15 et du renfort en texture fibreuse 13, autour du mandrin d’imprégnation 31. La bague métallique est donc mise en place lors de la mise en forme de l’enveloppe 9 à 360°. Une fois le renfort en texture fibreuse 13 en place sur le mandrin 31, le renfort 13 définit une préforme 10 ( ) préfigurant la forme que prendra l’enveloppe 9 après injection de la matrice en résine 14. La préforme 10 comporte ici une section longitudinale cylindrique 22 et une section radiale avant 23’ et une section radiale arrière 23’’, respectivement disposées et formées sur la section longitudinale 32 et les sections radiales 33’ et 33’’ du mandrin 31. Les sections radiales 23’ et 23’’ s’étendent radialement et vers l’extérieur de la section longitudinale cylindrique 22. La section cylindrique 22 correspond à la partie cylindrique 9a de l’enveloppe 9, tandis que les sections radiales 23’ et 23’’ correspondent aux brides 3’ et 3’’.The casing 9 envelope 3 is manufactured by placing the metal ring 15 and the fibrous texture reinforcement 13, around the impregnation mandrel 31. The metal ring is therefore put in place during the shaping of the 9 360° envelope. Once the fibrous texture reinforcement 13 is in place on the mandrel 31, the reinforcement 13 defines a preform 10 ( ) prefiguring the shape that the envelope 9 will take after injection of the resin matrix 14. The preform 10 here comprises a cylindrical longitudinal section 22 and a front radial section 23' and a rear radial section 23'', respectively arranged and formed on the longitudinal section 32 and the radial sections 33' and 33'' of the mandrel 31. The radial sections 23' and 23'' extend radially and outwards from the cylindrical longitudinal section 22. The cylindrical section 22 corresponds to the cylindrical part 9a of the envelope 9, while the radial sections 23' and 23'' correspond to the flanges 3' and 3''.

Le procédé de fabrication de carter peut comporter :The casing manufacturing process may include:

- une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse 13 sur le mandrin d’imprégnation 31 et,- a step of winding the fibrous texture reinforcement 13 on the impregnation mandrel 31 and,

- une étape d’injection de résine 14 dans le moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation 31 et le renfort en texture fibreuse 13.- a step of injecting resin 14 into the impregnation mold enveloping the impregnation mandrel 31 and the fibrous texture reinforcement 13.

De préférence, le carter 3 précité est fabriqué selon un procédé dans lequel la mise en place de la bague métallique 15 sur le mandrin d’imprégnation 31 intérieurement au renfort en texture fibreuse 13 est réalisée avant une étape d’injection de résine 14 dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation 31 et le renfort en texture fibreuse 13.Preferably, the aforementioned casing 3 is manufactured according to a process in which the installation of the metal ring 15 on the impregnation mandrel 31 internally to the fibrous texture reinforcement 13 is carried out before a step of injecting resin 14 into a impregnation mold enveloping the impregnation mandrel 31 and the fibrous texture reinforcement 13.

La mise en place de la bague métallique 15 sur le mandrin d’imprégnation 31 peut être réalisée, au moins partiellement, simultanément à l’enroulement du renfort en texture fibreuse 13 sur le mandrin d’imprégnation 31. En variante, la mise en place de la bague métallique 15 sur le mandrin d’imprégnation 31 est réalisée avant l’enroulement du renfort en texture fibreuse 13 sur le mandrin d’imprégnation 31.The installation of the metal ring 15 on the impregnation mandrel 31 can be carried out, at least partially, simultaneously with the winding of the fibrous texture reinforcement 13 on the impregnation mandrel 31. Alternatively, the installation of the metal ring 15 on the impregnation mandrel 31 is made before winding the fibrous texture reinforcement 13 on the impregnation mandrel 31.

Lors de l’injection, par exemple par injection RTM (de l’anglaisResin Transfer Molding, ou moulage par transfert de résine), la résine polymérise, ce qui permet un collage de la bague métallique 15 sur l’enveloppe 9 par intégration directe, donc avec une excellente cohésion de la bague 15 et des autres composants.During injection, for example by RTM injection ( Resin Transfer Molding ), the resin polymerizes, which allows bonding of the metal ring 15 on the envelope 9 by direct integration , therefore with excellent cohesion of the ring 15 and the other components.

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

  • le renforcement de la zone de rétention permet l’utilisation d’une préforme moins performante mécaniquement donc moins coûteuse ;the reinforcement of the retention zone allows the use of a preform that is less mechanically efficient and therefore less expensive;
  • la coinjection de la bague avec la préforme permet d’obtenir une interface de liaison de la bague avec l’enveloppe plus résistante que dans l’éventualité d’un collage de la bague après injection.coinjection of the ring with the preform makes it possible to obtain a more resistant connection interface of the ring with the envelope than in the event of bonding of the ring after injection.

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

  • l’ajout d’une bague métallique à l’intérieur de l’enveloppe de la manière décrite ci-dessus permet l’utilisation d’une préforme composite moins performante, ce qui autorise des aléas de production ayant un effet sur les propriétés mécaniques ;the addition of a metal ring inside the envelope in the manner described above allows the use of a less efficient composite preform, which allows production hazards having an effect on the mechanical properties;
  • le cycle de fabrication est faiblement affecté grâce à l’injection commune qui ne nécessite pas d’outillage supplémentaire ;the manufacturing cycle is minimally affected thanks to common injection which does not require additional tooling;
  • le retour d’expérience est plus important sur les pièces métalliques que sur les matériaux composites.feedback is greater on metal parts than on composite materials.

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

Claims (9)

Carter de turbomachine d’aéronef, comportant une enveloppe annulaire (9) s’étendant autour d’un axe A et réalisée dans un matériau composite comportant :
- un renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) noyé dans une matrice en résine (14), et
- une bague métallique (15) intégrée dans la matrice en résine (14),
caractérisé en ce que le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) est disposé exclusivement extérieurement par rapport à la bague métallique (15).Aircraft turbomachine casing, comprising an annular envelope (9) extending around an axis A and made of a composite material comprising:
- a fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) embedded in a resin matrix (14), and
- a metal ring (15) integrated into the resin matrix (14),
characterized in that the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) is arranged exclusively externally in relation to the metal ring (15). Carter selon la revendication précédente, dans lequel la bague métallique (15) est constituée d’une unique couche de métal enroulée sur 360°, de manière à former un anneau complet.Carter according to the preceding claim, in which the metal ring (15) consists of a single layer of metal wound over 360°, so as to form a complete ring. Carter selon la revendication précédente, dans lequel la bague métallique (15) est disposée sans superposition directe ou indirecte de la bague métallique (15) sur elle-même.Carter according to the preceding claim, in which the metal ring (15) is arranged without direct or indirect superposition of the metal ring (15) on itself. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur de la bague métallique (15) est comprise entre 0,2 et 2mm, de préférence entre 0,5 et 1mm.Carter according to one of the preceding claims, in which the thickness of the metal ring (15) is between 0.2 and 2mm, preferably between 0.5 and 1mm. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la bague métallique (15) est en titane.Carter according to one of the preceding claims, in which the metal ring (15) is made of titanium. Turbomachine d’aéronef comportant un carter selon l’une des revendications précédentes.Aircraft turbomachine comprising a casing according to one of the preceding claims. Procédé de fabrication d’un carter (3) de turbomachine d’aéronef selon l’une des revendications 1 à 5, le procédé comportant :
la mise en place de la bague métallique (15) sur un mandrin d’imprégnation (31) intérieurement au renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) réalisée avant une étape d’injection de résine (14) dans un moule d’imprégnation enveloppant le mandrin d’imprégnation (31) et le renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17).Method of manufacturing a casing (3) of an aircraft turbomachine according to one of claims 1 to 5, the method comprising:
placing the metal ring (15) on an impregnation mandrel (31) internally to the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) carried out before a step of injecting resin (14) into a mold of impregnation enveloping the impregnation mandrel (31) and the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17). Procédé de fabrication d’un carter (3) selon la revendication précédente, dans lequel une étape de mise en place de la bague métallique (15) sur le mandrin d’imprégnation (31) est réalisée avant une étape d’enroulement du renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) sur le mandrin d’imprégnation (31).Method of manufacturing a casing (3) according to the preceding claim, in which a step of placing the metal ring (15) on the impregnation mandrel (31) is carried out before a step of winding the reinforcement in fibrous texture (13; 16, 17) on the impregnation mandrel (31). Procédé de fabrication d’un carter selon la revendication 8, dans lequel l’enroulement du renfort en texture fibreuse (13 ; 16, 17) sur le mandrin d’imprégnation (31) est réalisé au moins simultanément à la mise en place de la bague métallique (15) sur le mandrin d’imprégnation (31)Method of manufacturing a casing according to claim 8, in which the winding of the fibrous texture reinforcement (13; 16, 17) on the impregnation mandrel (31) is carried out at least simultaneously with the installation of the metal ring (15) on the impregnation mandrel (31)
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