FR2956206A1 - Stimulateur vibratoire pour le controle d'une aube d'une roue aubagee d'une turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un stimulateur vibratoire (11,12; 17;20) destiné à équiper un système de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) d'une turbomachine, stimulateur présentant au moins une partie (12;17;20) non solidaire de l'aube, stimulateur agencé pour provoquer ponctuellement la vibration de ladite aube (10A), ladite vibration étant destinée à être recueillie par un détecteur vibratoire (13) prévu sur le système de contrôle en vue de générer un signal électrique correspondant. Ce stimulateur est agencé pour que ladite vibration soit provoquée sans que de ladite aube (10A) et la partie (12;17;20) dudit stimulateur non solidaire de ladite aube (10A) n'entrent en contact mécanique. L'invention concerne également un système de contrôle comprenant un tel stimulateur, ainsi qu'une turbomachine équipée d'un tel système et enfin un procédé de contrôle mettant en œuvre un tel système.

Description

La présente invention concerne le domaine de l'aéronautique et, plus particulièrement, le contrôle de l'intégrité des aubes d'une roue aubagée destinée à équipé une turbomachine.

Un turbomoteur installé sur un aéronef comporte un ensemble de roues munies d'aubes de grandes dimensions, qui assurent, entre autres, la compression des gaz entrant dans la soufflante. Dans la mesure où la présence de défauts sur l'une des aubes impacte de manière significative les performances du turbomoteur, l'état de celles-ci doit être inspecté, afin d'y détecter la présence éventuelle d'impact, de crique ou d'usure significative.

Cette inspection peut être opérée visuellement par un agent ou, dans le cas où les aubes sont inaccessibles sans démontage, par endoscopie.

Il en résulte plusieurs inconvénients. D'abord, un contrôle visuel par un agent présente nécessairement une précision limitée. Ensuite, un tel contrôle nécessite un outillage spécifique, des opérateurs spécialisés, ainsi que l'immobilisation de l'aéronef, ce qui peut s'avérer particulièrement préjudiciable, notamment lorsque la turbomachine équipe un avion d'une compagnie aérienne. Dans ce dernier cas, il importe que les inspections soient réalisées de manière périodique et dans des temps très courts, ce qui va à l'encontre d'une intervention humaine sur l'appareil et rend donc impossible un contrôle des aubes à chaque escale de l'aéronef Aussi, il serait souhaitable de limiter et de faciliter autant que possible tout contrôle sur l'appareil qui doive être réalisé par un agent.

Afin d'éviter ce type d'intervention, on connaît plusieurs solutions de contrôle automatisé de défauts sur une aube par mesure de la réponse vibratoire de cette aube à la suite d'une excitation préalable, par exemple le document de brevet FR 2 815 123 de la société SNECMA.

Dans ce document, une roue munie d'aubes est entraînée en rotation. Chaque aube de la roue est alors soumise à une excitation mécanique û par percussion ou par lâcher de marteau û de sorte à la faire vibrer de manière ponctuelle. Des moyens de réception acoustique, par exemple un microphone, permettent de recueillir la réponse vibratoire/acoustique de l'aube, à partir de laquelle il est généré un signal électrique correspondant. Par comparaison ultérieure entre la réponse de l'aube inspectée et la réponse d'une aube nominale non défectueuse, il est permis de conclure quant aux défauts éventuels de cette aube.

Une solution comparable est décrite dans le document de brevet CA 2 627 788, à savoir un dispositif de contrôle de l'intégrité des aubes d'une roue destinée à équiper des compresseurs et des turbines. Ce dispositif est conçu pour exciter de manière impulsionnelle une aube individuelle et pour mesurer la réponse vibratoire de cette aube excitée. Plus précisément, les aubes de la roue sont inspectées une à une, successivement. Les aubes qui ne sont pas inspectées sont munies d'une masse supplémentaire sous la forme d'un cylindre métallique fixé à elles. L'aube inspectée est excitée par un mécanisme d'impact, par exemple un marteau commandé de sorte à appliquer des impacts impulsionnels sur l'aube.

Ces deux dernières solutions permettent d'automatiser le contrôle des aubes, en se fondant sur la différence de réponse fréquentielle existant entre une aube défectueuse et une aube nominale, lorsque celles-ci vibrent suite à une excitation identique. De la sorte, toute intervention humaine est rendue inutile. Ces deux techniques souffrent néanmoins de deux inconvénients majeurs.

Le premier inconvénient provient du contact mécanique qui se produit entre l'aube et le mécanisme d'impact de l'excitateur vibratoire, qu'il soit réalisé par percussion ou par lâché de marteau. Ce contact, s'il permet de provoquer la vibration ponctuelle de l'aube, présente le risque d'endommager les aubes et de mettre ainsi en péril la fiabilité de la turbomachine.

Le second inconvénient réside dans l'intégration du système de contrôle au sein d'une turbomachine. La forme des moyens d'excitation vibratoire de l'art antérieur ne permet pas, en effet, d'adjoindre les moyens de contrôle directement à l'appareil, ce qui implique qu'il soit nécessaire de procéder préalablement à la dépose du moteur pour pouvoir ensuite l'inspecter en atelier.

En outre, on comprendra que, dans la mesure où il importe d'être averti au plus tôt d'un éventuel endommagement d'une aube, y compris lorsque l'aéronef est en vol, il serait particulièrement avantageux que les moyens de stimulation vibratoire, et même l'ensemble du dispositif de contrôle, puissent être embarqués au sein de la turbomachine.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et propose à cet effet un stimulateur vibratoire destiné à équiper un système de contrôle d'une aube d'une roue aubagée d'une turbomachine, ce stimulateur présentant au moins une partie non solidaire de l'aube, ce stimulateur étant agencé pour provoquer ponctuellement la vibration de l'aube, cette vibration étant destinée à être recueillie par un détecteur vibratoire prévu sur le système de contrôle en vue de générer un signal électrique correspondant, ce stimulateur étant caractérisé par le fait qu'il est agencé pour que cette vibration soit provoquée sans que l'aube et la partie du stimulateur non solidaire de l'aube n'entrent en contact mécanique.

Grâce à l'invention, puisque le stimulateur vibratoire comprend nécessairement 30 une partie non solidaire de l'aube à contrôler, la stimulation de cette aube se fait sans contact mécanique avec elle. On évite donc d'abîmer de manière irréversible l'aube inspectée et donc de dégrader le turbomoteur.

En outre, le contrôle de l'aube selon l'invention n'étant plus intrusif, le système de contrôle intégrant ce stimulateur vibratoire peut aisément être embarqué, de sorte que le contrôle peut être opéré de manière automatisée et périodique en conditions de fonctionnement du turbomoteur et, en particulier, en conditions de vol de l'aéronef Un autre avantage est que, de la sorte, il n'est plus nécessaire de procéder à la dépose du moteur pour effectuer un contrôle en atelier.

Ce stimulateur vibratoire confère également au système de contrôle les mêmes avantages que ceux fournis par les systèmes de contrôle par mesure automatisée de réponse vibratoire de l'art antérieur, à savoir l'absence d'intervention humaine et la rapidité de détermination du niveau d'intégrité de l'aube. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le stimulateur comprend des moyens de stimulation aérodynamique.

Ces moyens aérodynamiques peuvent en particulier comprendre une partie 20 passive, tel qu'un un élément aérodynamique perturbateur de flux en regard de l'aube. Ce profil peut se présenter sous la forme d'un cache destiné à modifier le profil d'écoulement de l'air à proximité de l'aube, de sorte à générer des irrégularités de manière ponctuelle et, par là-même, une stimulation vibratoire. Ce cache est avantageusement mobile et escamotable, de sorte à ne dégrader le 25 profil d'écoulement de l'air que lorsqu'un contrôle de l'aube doit être effectué.

Ces moyens aérodynamiques peuvent également comprendre une partie active, telle qu'un jet d'air prélevé sur un compresseur ou une turbine de la turbomachine, qui présente en outre l'avantage de pouvoir être prélevé sur un15 autre élément de la turbomachine et donc de ne pas nécessiter de moyen supplémentaire.

Selon un second mode de réalisation de l'invention, le stimulateur comprend des moyens de stimulation électromagnétique. Un problème survient alors, lié au fait que les aubes d'une roue aubagée d'une turbomachine sont constituées dans des matériaux (titane, nickel ou matériau composite à base de ces derniers) qui ne présentent pas de propriétés magnétiques.

Aussi, ces moyens de stimulation électromagnétique comprennent de préférence : un premier élément magnétique passif, au moins partiellement solidaire de l'aube, et un second élément électromagnétique de commande, agencé pour mettre ponctuellement en mouvement le premier élément magnétique lorsque ces premier et second éléments se trouvent sensiblement en regard l'un de l'autre, de sorte à provoquer la vibration de l'aube.

De la sorte, le premier élément (solidaire de l'aube) peut être commandé par le second élément (non solidaire) en vue de mettre en vibration (ou excitation) l'aube de manière ponctuelle à chaque tour de l'aube. Ce premier élément présente à cet effet des propriétés magnétiques et sert de masse permettant en quelque sorte d'impacter l'aube.

L'invention propose également un système de contrôle d'une aube d'une roue aubagée d'une turbomachine, ce système comprenant un stimulateur vibratoire tel que présenté précédemment, ainsi qu'un détecteur vibratoire agencé pour recueillir la vibration de l'aube provoquée par le stimulateur vibratoire, en vue de générer un signal électrique correspondant.

De préférence, ce système comprend des moyens de traitement du signal électrique correspondant à la vibration de l'aube recueillie par le détecteur vibratoire et provoquée par le stimulateur vibratoire.

Afin de déterminer la qualité de l'aube inspectée, il peut être prévu que les moyens de traitement soient agencés notamment pour comparer le signal électrique correspondant à la vibration recueillie par le détecteur vibratoire et provoquée par le stimulateur vibratoire avec le signal électrique correspondant à la vibration recueillie pour une aube nominale (de référence), et pour classer l'aube en fonction du résultat de cette comparaison.

Afin d'obtenir au plus vite une première estimation de la qualité de l'aube inspectée, le détecteur vibratoire peut comprendre des moyens de détection synchrone de la vibration provoquée par le stimulateur vibratoire en vue d'un prétraitement du signal électrique correspondant pour en déduire une première estimation de la qualité de l'aube.

Les roues aubagées de turbomachine sont munies d'une pluralité d'aubes. Aussi, le stimulateur vibratoire est agencé, de manière avantageuse, pour provoquer successivement la vibration de chacune des aubes lorsque la roue est entraînée en rotation.

Toujours dans la mesure où les roues aubagées de turbomachine sont munies d'une pluralité d'aubes, il importe de savoir quelle aube de la roue aubagée est éventuellement défectueuse. Pour cela, le système comprend avantageusement des moyens de détermination de la position angulaire de la roue en vue d'attribuer la vibration provoquée par le stimulateur à l'une des aubes.

L'invention propose également une turbomachine comprenant un système de 30 contrôle d'une aube d'une roue aubagée telle que présentée précédemment.

L'invention propose également un procédé de contrôle d'une aube d'une roue aubagée d'une turbomachine, comprenant une étape de stimulation vibratoire de l'aube, par un stimulateur présentant au moins une partie non solidaire de l'aube, de sorte à provoquer la vibration de cette aube, ainsi qu'une étape de détection vibratoire consistant à recueillir cette vibration en vue de générer un signal électrique correspondant, ce procédé étant caractérisé en ce que l'étape de stimulation vibratoire est réalisée sans que l'aube et la partie du stimulateur non solidaire de l'aube n'entrent en contact mécanique.

Puisqu'une roue aubagée de turbomachine est munie d'une pluralité d'aubes, lorsque celle-ci est entraînée en rotation, il est particulièrement avantageux que le procédé selon l'invention répète de manière successive les étapes de stimulation vibratoire et de détection vibratoire pour chaque aube de la roue. Dans ce procédé, on effectue de préférence, dans un premier temps, les étapes de stimulation et de détection sur une aube nominale, puis, dans un second temps, on répète ces étapes de stimulation et de détection sur une aube à contrôler.

20 L'invention propose enfin une aube de roue aubagée de turbomachine, au moins partiellement solidaire d'un premier élément magnétique passif, ce premier élément magnétique étant destiné à être mis ponctuellement en mouvement par un second élément électromagnétique de commande lorsque lesdits premier et second éléments se trouvent sensiblement en regard l'un de l'autre, en vue de 25 provoquer la stimulation vibratoire de ladite aube.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins simplifiés annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une turbomachine,15 - la figure 2 est une vue de face d'une roue de turbomachine équipée d'un système de contrôle par stimulation magnétique selon l'invention, - les figures 3A et 3B sont des vues en coupe d'aubes munies de masses magnétiques selon deux variantes de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 4 est une vue de face d'une roue de turbomachine équipée d'un système de contrôle par stimulation aérodynamique passive selon une première variante de mise en oeuvre, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la turbomachine selon cette première variante, - la figure 6 est une vue de face d'une roue de turbomachine équipée d'un système de contrôle par stimulation aérodynamique active selon une deuxième variante de mise en oeuvre, et - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale de la turbomachine selon cette deuxième variante.

Pour une meilleure lisibilité des figures, des références numériques identiques désigneront des éléments techniques similaires.

Un système de contrôle selon l'invention est destiné à équiper une turbomachine, désignée également sous le nom de turbomoteur ou encore turboréacteur, comme par exemple un turboréacteur du type à double-flux et double-corps, tel que représenté sur la figure 1. Ce turboréacteur 1 dispose, d'amont en aval :, d'un avant 2, d'une soufflante 3 munie d'aubes 3A, par laquelle le flux d'entrée pénètre dans le réacteur pour y être divisé entre un flux primaire et un flux secondaire au niveau d'un bec séparateur 4A disposé à l'extrémité d'un carter 4, d'une nacelle 5 munie d'aubes directrices de sortie 5A (ou redresseurs) pour l'évacuation du flux d'air secondaire, et d'un étage primaire pour le passage annulaire du flux primaire, cet étage comprenant notamment : ^ un compresseur étagé basse pression 6, ^ un compresseur étagé haute pression 7, ^ une chambre de combustion 8, ^ une turbine étagée basse pression 9, et ^ une turbine étagée haute pression 10.

Les étages de compresseur 6 et 7 et de turbine 9 et 10 sont munis respectivement d'aubes 6A, 7A, 9A et 10A, parmi lesquelles on distingue les aubes mobiles, permettant d'entraîner le flux primaire, et les aubes fixes, pour le redressement dudit flux primaire.

Par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans le turboréacteur. De même, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis radialement par rapport à l'axe du moteur. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe du moteur comporte une face intérieure tournée vers l'axe du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure.

En référence à la figure 2, un module étagé tel qu'une turbine basse pression 10 comprend, à l'intérieur d'un carter 4, des disques aubagés 10B successifs comportant chacun des logements (rainures axiales ou obliques) dans lesquels sont engagés des pieds d'aubes, les aubes 10A, 10A' et 10A" s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe du moteur. Chacune de ces roues aubagées 10B est apte à tourner autour de l'axe d'un arbre (non représenté), correspondant sur la figure 1 à l'orientation de l'axe Z, de sorte que la pluralité d'aubes 10A, 10A' et 10A" soient également entraînées en rotation autour de cet axe parallèle à Z.30 Le système de contrôle selon l'invention est destiné à inspecter l'intégrité de ces aubes, c'est-à-dire constater et évaluer le niveau et le type de défauts éventuellement présents sur chacune des aubes, en vue de décider si celle-ci doit être réparée ou remplacée pour une meilleure performance de la turbomachine. Le système comporte à cet effet un stimulateur vibratoire, constitué des éléments 11 et 12, ainsi qu'un détecteur vibratoire 13 et un boîtier 14 contenant notamment des moyens de traitement.

10 Le stimulateur vibratoire comporte, dans ce mode de réalisation, un ensemble de masses magnétiques 11, 11' et Il", ainsi qu'un solénoïde 12.

Les masses magnétiques 11, 11' et 11 "sont des éléments passifs présentant des propriétés magnétiques, à titre illustratif, des aimants permanents. Dans cet 15 exemple, il est prévu qu'une masse soit associée à chacune des aubes de la roue, de sorte que l'on puisse toutes les inspecter, mais il peut également être prévu de ne disposer une masse que sur l'une des aubes en particulier. Ces masses sont rendues solidaires des aubes auxquelles elles sont associées, de façon à être également entraînées en rotation autour de l'axe moteur lorsque la turbine 20 fonctionne.

Le solénoïde 12 est un élément électromagnétique actif fixé dans cet exemple au carter 4 de l'appareil. De manière plus générale, il peut être fixé au stator et à proximité de l'aube à inspecter, de manière à ne pas être solidaire de la roue 25 aubagée 10B et donc à demeurer immobile vis-à-vis de celui-ci. Il est commandé à distance par les moyens de traitement à l'intérieur de boîtier 14, qui intègre par ailleurs des éléments de commande en vue de déclencher, au niveau du solénoïde 12, un champ électromagnétique de manière impulsionnelle. Il peut également fonctionner en continu, auquel cas il s'apparente à un aimant permanent. 30 Plus précisément, puisqu'une masse 11 et le solénoïde 12 sont fixés respectivement à une aube du rotor 10B et au stator 4, lorsque ce rotor 10B est entraîné en rotation, la masse 11 est régulièrement mise sensiblement en regard du solénoïde 12. Le solénoïde déclenche alors une impulsion électromagnétique, à moins qu'il fonctionne en continu.

L'impulsion électromagnétique crée alors, au niveau du solénoïde, un champ électromagnétique susceptible d'influencer l'aimant permanent 11 et, dès lors, de le mettre en mouvement radial par rapport à l'axe du rotor. Autrement dit, le solénoïde 12 excite la masse magnétique et lui cède suffisamment d'énergie pour la mettre en mouvement. Ce déplacement ponctuel de l'aimant permanent 11 se traduit ensuite, au niveau de l'aube 10A auquel il est intégré, par une impulsion qui fait vibrer cette aube.

En d'autres termes, le stimulateur vibratoire comprend ici un premier élément û la masse magnétique 11 û magnétique passif, solidaire de l'aube 10A, et un second élément û le solénoïde 12 û électromagnétique, disposé vis-à-vis du premier élément 11 pour mettre ponctuellement en mouvement cet élément 11 lorsqu'ils se trouvent sensiblement en regard l'un de l'autre, de sorte à provoquer la vibration de l'aube à inspecter.

De plus, ce premier élément 11 constitue la partie au moins partiellement solidaire de l'aube 10A, tandis que le second élément 12 n'en est pas solidaire. Puisque l'interaction entre ces deux éléments est de nature électromagnétique, il ne se produit pas de contact mécanique entre l'aube et la partie non solidaire de l'aube, à savoir ici entre l'aube 10A et l'élément de commande de l'impulsion 12 (le solénoïde). L'aube n'est donc pas susceptible d'être endommagée par un contrôle opéré sur celle-ci, puisque ce contrôle utilise une énergie calibrée et ne se traduit pas par un impact mécanique qui pourrait entraîner la création de défauts sur cette aube.

Dans cet exemple, l'élément électromagnétique de commande est un solénoïde, donc un élément actif. On comprendra qu'il peut également être utilisé un élément passif, par exemple un aimant permanent, qui réalisera également la fonction de mise en mouvement de l'aimant 11 lorsque ces deux aimants se trouveront sensiblement en regard l'un de l'autre. On comprendra également que, au lieu d'intégrer cet élément de commande directement dans le stator, il puisse être amené en face de l'étage à inspecter lors d'une opération de maintenance au sol. Le système de contrôle selon cette variante est ainsi modulable, l'élément prépondérant étant la masse magnétique 11 solidaire du rotor 10B, tandis que l'élément de commande peut être intégré à l'appareil ou rapporté à celui-ci.

Dans cet exemple, toujours, il peut être prévu d'intégrer les masses 11, 11' et 11" aux aubes 10A, 10A' et 10A" de différentes façons, comme illustré par les 15 figures 3A et 3B.

Dans une première variante (figure 3A), chaque masse 11 est noyée dans la masse de l'aube 10A associée. Dès lors, lorsque l'aube passe en regard de l'élément de commande 12, l'impulsion électromagnétique générée par cet 20 élément excite et met en vibration l'aimant 11.

Dans une seconde variante (figure 3B), la masse 11 n'est que partiellement solidaire de l'aube 10A. Plus précisément, une cavité 15 obturée est aménagée en extrémité de l'aube 10A pour contenir la masse 11 en matériau magnétique. 25 Lorsque l'aube passe en regard de l'élément de commande 12, il excite la masse en partie solidaire de l'aube 10A de sorte que le mouvement (suivant l'axe Y) de cette masse vienne impacter la surface de la cavité 15 comme un marteau. L'impact de ce marteau suffit à faire « sonner » l'aube. Cette variante ne sera cependant utilisée que dans la mesure où l'impact sur la surface de la cavité n'est pas suffisamment fort pour provoquer un endommagement de l'aube dont l'intégrité est contrôlée.

Le détecteur vibratoire 13 de la figure 2 est disposé au niveau du carter 4, ou plus généralement fixé sur le stator de manière à détecter de façon optimale la vibration de l'aube 10A générée par l'excitation du stimulateur. Ainsi disposé, le détecteur 13 recueille la vibration provoquée par le stimulateur et génère par la suite un signal électrique correspondant.

En fonction des applications et des besoins envisagés, ce détecteur vibratoire pourra être de nature magnétique, acoustique, piézoélectrique ou optique. Il peut ainsi être, dans le cas d'une détection acoustique, un microphone placé à proximité de l'aube excitée.

Le boîtier 14 est relié au détecteur vibratoire 13, de manière à transmettre le signal électrique ù correspondant à la vibration recueillie ù aux moyens de traitement du signal spécialement adaptés à la détermination de défauts sur une aube. On notera que, sans sortir du cadre de la présente demande, la transformation de la vibration recueillie en signal électrique correspondant peut être opérée au niveau des moyens de traitement 14 au lieu d'être opérée au niveau du détecteur vibratoire 13.

Le boîtier 14 est également relié au stimulateur vibratoire et au détecteur de position angulaire 16, de sorte à déclencher de manière synchronisée la stimulation vibratoire (par la commande du solénoïde 12) et éventuellement la détection de la vibration générée par cette stimulation.

La combinaison du stimulateur et du détecteur selon l'invention permet de déterminer de façon précise l'état d'une aube. On sait en effet que la vibration de l'aube ù suite à une excitation préalable ù est conditionnée par sa géométrie, figée, son environnement comme les contraintes mécaniques dues aux différentes forces qui s'appliquent sur elle (centrifuge et aérodynamique) et sa température, qui sont des paramètres connus et corrigeables, mais aussi par son état physique, susceptible d'être altéré au cours du temps. Autrement dit, des variations sur le spectre fréquentiel d'une aube par rapport à la référence saine (corrigée des facteurs contextuels) résulte de défauts de géométrie ou de structure de l'aube. Une aube détériorée n'aura ainsi pas la même signature vibratoire qu'une aube en parfait état, dont la signature peut être préalablement étalonnée ou calculée. En particulier, des défauts géométriques non visibles à l'oeil ressortent avec un spectre de fréquence présentant des modes décalés par rapport à l'aube théorique ou de qualité parfaite. Dès lors, des catégories de défauts peuvent être répertoriés (aube tronquée, déformation locale, crique, délaminage, usure, etc.).

Afin de déterminer l'aube qui a fait l'objet d'une inspection vibratoire, il est prévu de disposer des moyens 16 de détermination de la position angulaire du rotor 10B. Ces moyens sont reliés au boîtier 14, par l'intermédiaire duquel il est relié au stimulateur et au détecteur. Ainsi, il est possible de savoir quelle aube vient de passer en regard de la partie du stimulateur non solidaire des aubes, et donc d'attribuer la vibration recueillie ù et donc le signal électrique correspondant ù à l'une des aubes, en l'occurrence l'aube correspondant à la position angulaire déterminée par les moyens 16. Grâce à ces moyens supplémentaires, il est possible de savoir quelle aube est éventuellement défectueuse, parmi toutes les aubes du rotor, en vue du remplacement de cette unique aube. Ces moyens sont représentés uniquement sur la figure 2, mais il va de soi qu'ils peuvent être utilisés dans les autres modes de réalisation de l'invention décrits par la suite.

Pour déterminer l'état d'une aube, les moyens de traitement intégrés au boîtier 14 réalisent différentes étapes de traitement du signal électrique reçu, par exemple : ù un filtrage du signal, une transformée de Fourier pour obtenir le spectre de fréquence, une comparaison du spectre mesuré avec le spectre nominal corrigé des facteurs contextuels (évaluation des éventuels décalages du spectre fréquentiel), un classement de l'aube en fonction du résultat de la comparaison.

Si le résultat de la comparaison montre la présence d'un défaut sur l'aube, un message d'alerte pourra être adresser aux utilisateurs de l'appareil ou aux agents de maintenance, afin qu'ils puissent procéder éventuellement au remplacement de l'aube défectueuse, si cela est jugé nécessaire eu égard à l'importance du défaut.

Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, il convient de noter que, dans le cas de l'utilisation d'un solénoïde pour une stimulation électromagnétique de la vibration de l'aube, il peut être prévu d'utiliser ce solénoïde également pour la mesure des vibrations de l'aube. En effet, la vibration de l'élément magnétique passif devant le solénoïde génère un courant induit dont la fréquence et l'intensité peuvent être mesurés. Ces informations renseignent directement sur l'état de l'aube inspectée. Dans ce cas, le détecteur vibratoire peut être confondu avec une partie du stimulateur.

On décrit maintenant deux variantes de mise en oeuvre de l'invention pour lesquelles le stimulateur vibratoire comporte des moyens de stimulation de nature aérodynamique. Dans chaque cas, seul le stimulateur diffère par rapport au mode de réalisation décrit ci-dessus, les autres éléments du système de contrôle restant identiques ou du moins analogues.

En référence aux figures 4 et 5, selon la première variante de mise en oeuvre, les moyens de stimulation aérodynamique sont passifs. Ils comprennent plus précisément un élément aérodynamique 17 pertubateur du flux d'entrée 18, en regard de l'aube 10A. Dans cet exemple, comme représenté en figure 5, l'élément perturbateur est un cache 17 situé en aval de l'aube 10A, ce qui permet de profiter du gaz entrant dans la soufflante lorsque le moteur est en fonctionnement. Dans d'autres variantes, le cache peut être disposé autrement en regard de l'aube, en particulier en amont, tant qu'il perturbe l'écoulement du gaz à proximité de l'aube.

Ce cache 17 modifie le profil 18 d'écoulement de l'air à proximité de l'aube, de sorte à générer des irrégularités du flux de manière ponctuelle et, par là-même, une stimulation vibratoire. Autrement dit, ce cache permet de modifier les conditions d'écoulement de l'air autour de l'aube à contrôler û et seulement de celle-ci û pour que l'irrégularité d'écoulement impact cette aube de façon analogue à ce qui aurait pu être obtenu avec une excitation mécanique, mais sans nécessiter de contact mécanique néfaste.

Dans ce cas, il n'est plus nécessaire de disposer de plusieurs éléments pour l'excitation de l'aube, contrairement au cas de l'excitation magnétique où il faut un élément passif solidaire de l'aube et un élément de commande non solidaire. Il n'est également plus nécessaire d'intégrer un élément supplémentaire dans l'aube, ce qui permet de ne pas modifier les conditions actuelles de fabrication d'une aube pour pouvoir mettre en oeuvre ce système de contrôle. En outre, cela permet d'adapter ce système pour des aubes déjà existantes. Ce moyen est particulièrement adapté au contrôle des aubes de soufflante.

Ce cache 17 doit toutefois présenter un profil singulier et unique sur la périphérie du stator, de façon à rendre la réponse vibratoire également singulière pour chaque aube, et plus particulièrement de façon à rendre la fréquence de vibration de l'aube suffisamment puissante en comparaison des autres signaux vibratoires du régime moteur.30 Ce cache 17 est avantageusement mobile et escamotable, de sorte à ne dégrader le profil d'écoulement de l'air que lorsqu'un contrôle de l'aube doit être effectué. Des moyens de commande de la position du cache sont alors prévus. Le reste du temps, le moteur peut donc fonctionner de manière normale, sans irrégularité du profil d'écoulement et donc sans dégradation, si minime soit-elle, de la performance du turboréacteur, ce qui évite également la fatigue des aubes due à une excitation vibratoire permanente.

En référence aux figures 6 et 7, selon la seconde variante de mise en oeuvre, les moyens de stimulation aérodynamique sont actifs, ce qui permet de bénéficier des mêmes avantages que pour les moyens aérodynamiques passifs décrits ci-dessus. Ils comprennent plus précisément un jet d'air 19, qui peut être prélevé sur un compresseur ou une turbine de la turbomachine, via un tube (ou conduit) 20 spécialement prévu à cet effet. Ainsi, en plus du gaz entrant dans la soufflante lorsque le moteur fonctionne, on ajoute du gaz prélevé sur un élément situé en amont de l'aube et ramené en aval de celle-ci, recyclant donc de manière optimale les gaz entrant et sortant du réacteur.

Ces deux variantes sont données à titre d'exemples non exhaustifs. L'homme du métier saura en effet réaliser d'autres variantes de l'invention pour créer des perturbations aérodynamiques par d'autres moyens en vue de faire vibrer une aube de façon régulière et sur des temps très courts.

Dans chaque cas, il est préférable que la sollicitation vibratoire se fasse sur 25 l'extrémité supérieure de l'aube, ce qui optimise l'amplitude des vibrations.

L'homme du métier notera qu'il est possible de combiner les différents modes de réalisation décrits ci-dessus en vue de disposer d'un stimulateur vibratoire hybride en fonction de ses besoins. 30 L'homme du métier notera également que l'avantage procuré par l'invention peut s'appliquer au contrôle de l'intégrité de n'importe quelle aube d'une roue aubagée. Aussi, il est particulièrement avantageux de disposer d'un système de contrôle selon l'invention pour chacune des roues aubagées d'une turbomachine, et notamment pour les roues aubagées au sein du compresseur et de la turbine. Il va de soi qu'il est d'autant plus intéressant de disposer de ce système de contrôle pour inspecter les aubes les plus inaccessibles d'une turbomachine, par exemple les aubes de la turbine.

Du point de vue du procédé, celui-ci met en oeuvre un système de contrôle d'une aube d'une roue aubagée d'une turbomachine tel que décrit précédemment. En particulier, il comprend les étapes suivantes : - une étape de stimulation vibratoire de l'aube, par le stimulateur vibratoire (dont au moins une partie n'est pas solidaire de l'aube), de sorte à faire 15 vibrer cette aube, - une étape de détection vibratoire consistant à recueillir cette vibration en vue de générer un signal électrique correspondant, et - une étape de traitement du signal électrique généré en vue de déterminer le niveau d'intégrité de cette aube, par filtrage du signal, transformée de 20 Fourier, comparaison du spectre obtenu par transformée avec le spectre nominal (évaluation des éventuels décalages du spectre fréquentiel), et, enfin, classement de l'aube en fonction du résultat de la comparaison.

Dans ce procédé, du fait de la disposition innovante du stimulateur vibratoire 25 conformément à la présente invention, l'étape de stimulation vibratoire est réalisée sans que l'aube et la partie du stimulateur non solidaire de l'aube n'entrent en contact mécanique.

Lors de l'implémentation de ce procédé, il peut être prévu d'effectuer d'abord la 30 mesure d'une signature de référence de l'aubage (c'est-à-dire la fréquence de vibration de l'aube) lorsque le moteur (ou l'aube) est neuf, c'est-à-dire dès réception du moteur. Le suivi de l'évolution dans le temps de la réponse à la stimulation permet ainsi de caractériser l'aube de façon fiable et à tout instant, en faisant abstraction des dispersions de fabrication et de montage puisque l'on peut ainsi détecter au plus tôt des amorces de défaut ou des aubes potentiellement faibles. Il est par ailleurs possible de classer les aubes d'une roue les unes par rapport aux autres.

De ce qui précède, on remarquera que le stimulateur vibratoire selon la présente 10 invention présente notamment les avantages suivants : la stimulation vibratoire est réalisée sans contact mécanique entre l'aube et la partie du stimulateur non solidaire de l'aube, ce qui permet d'éviter d'altérer l'intégrité de l'aube à contrôler de manière irréversible. le contrôle de l'aube peut ne pas être intrusif, 15 le système de contrôle peut être embarqué en vol, de sorte que le contrôle peut être opéré de manière automatisée et périodique lorsque l'aéronef est en phase de taxi par exemple, il n'est pas nécessaire de déposer le moteur de l'aéronef pour procéder à son contrôle en atelier, 20 aucune intervention humaine n'est obligatoire, même si un contrôle peut tout aussi bien être réalisé par un agent de maintenance au sol, et un contrôle peut être effectué rapidement et à tout moment.

Claims (12)

1. Revendications1. Stimulateur vibratoire (11,12;17;20) destiné à équiper un système de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) d'une turbomachine, stimulateur (11,12;17;20) présentant au moins une partie (12;17;20) non solidaire de l'aube (10A), stimulateur (11,12;17;20) agencé pour provoquer ponctuellement la vibration de ladite aube (10A), ladite vibration étant destinée à être recueillie par un détecteur vibratoire (13) prévu sur le système de contrôle en vue de générer un signal électrique correspondant, stimulateur (11,12;17;20) caractérisé en ce qu'il est agencé pour que ladite vibration soit provoquée sans que de ladite aube (10A) et la partie (12;17;20) dudit stimulateur non solidaire de ladite aube (10A) n'entrent en contact mécanique.
2. 2. Stimulateur selon la revendication 1, comprenant des moyens (17;20) de stimulation aérodynamique.
3. 3. Stimulateur selon la revendication 2, dans lequel les moyens (17;20) de stimulation aérodynamique comprennent un élément aérodynamique (17) perturbateur de flux en regard de l'aube (10A).
4. 4. Stimulateur selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens (11,12) de stimulation électromagnétique.
5. 5. Stimulateur selon la revendication 4, dans lequel les moyens (11,12) de stimulation électromagnétique comprennent : ù un premier élément magnétique (11) passif, au moins partiellement solidaire de l'aube (10A), etun second élément électromagnétique (12) de commande, agencé pour mettre ponctuellement en mouvement le premier élément magnétique (11) lorsque lesdits premier (11) et second (12) éléments se trouvent sensiblement en regard l'un de l'autre, de sorte à provoquer la vibration de ladite aube (10A).
6. 6. Système de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) d'une turbomachine, système comprenant un stimulateur vibratoire (11,12;17;20) selon l'une des revendications 1 à 5 et un détecteur vibratoire (13) agencé pour recueillir la vibration de l'aube (10A) provoquée par ledit stimulateur (11,12;17;20), en vue de générer un signal électrique correspondant.
7. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel, la roue aubagée (2) étant munie d'une pluralité d'aubes (10A,10A',10A"), le stimulateur vibratoire (11,11',11",12;17;20) est agencé pour provoquer successivement la vibration de chacune desdites aubes (10A,10A',10A") lorsque ladite roue (10B) est entraînée en rotation.
8. 8. Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel, la roue aubagée (10B) étant munie d'une pluralité d'aubes (10A,10A',10A"), ledit système comprend des moyens (16) de détermination de la position angulaire de ladite roue (10B) en vue d'attribuer la vibration provoquée par ledit stimulateur (11,11',11 ",12;17;20) à l'une desdites aubes (10A,10A',10A").
9. 9. Turbomachine comprenant un système de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) selon l'une des revendications 6 à 8.
10. 10. Procédé de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) d'une turbomachine, comprenant : une étape de stimulation vibratoire de l'aube (10A), par un stimulateur (11,12;17;20) présentant au moins une partie (12;17;20) non solidaire de l'aube (10A), de manière à provoquer la vibration de ladite aube (10A), et une étape de détection vibratoire consistant à recueillir ladite vibration en vue de générer un signal électrique correspondant, procédé caractérisé en ce que l'étape de stimulation vibratoire est réalisée sans que ladite aube (10A) et la partie (12;17;20) du stimulateur non solidaire de ladite aube (10A) n'entrent en contact mécanique.
11. 11. Procédé de contrôle d'une aube (10A) d'une roue aubagée (10B) d'une turbomachine, dans lequel on effectue, dans un premier temps, lesdites étapes de stimulation et de détection sur une aube nominale, puis, dans un second temps, on répète lesdites étapes de stimulation et de détection sur une aube à contrôler,
12. 12. Aube (10A) de roue aubagée (10B) de turbomachine, aube (10A) caractérisée en ce qu'elle est au moins partiellement solidaire d'un premier élément magnétique (11) passif d'un stimulateur vibratoire (11,12) conforme à la revendication 5, ledit premier élément magnétique (11) étant destiné à être mis ponctuellement en mouvement par un le second élément électromagnétique (12) de commande du stimulateur vibratoire (11,12) lorsque lesdits premier (11) et second (12) éléments se trouvent sensiblement en regard l'un de l'autre, en vue de provoquer la stimulation vibratoire de ladite aube (10A).