FR3059100B1 - Dispositif de simulation de l'acceleration centrifuge appliquee a au moins une aube de rotor d'une turbomachine aeronautique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de simulation de l'accélération centrifuge appliquée à au moins une aube de rotor d'une turbomachine aéronautique. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend au moins un disque de rotor (2) comprenant une jante dans laquelle sont formées une pluralité d'alvéoles (23) délimitées par deux dents latérales (24) et au moins une éprouvette (3) de simulation qui comprend une vis (32), une entretoise (33) et une fausse aube (31), en ce que ladite fausse aube comprend un alésage (347), taraudé sur au moins une partie de sa longueur et en ce que ladite fausse aube, la vis et l'entretoise sont configurées et disposées de façon que lorsque l'on visse la vis à l'intérieur de l'alésage taraudé, alors que le pied (35) de ladite fausse aube est engagé dans l'alvéole du disque, la vis vienne en butée contre ladite entretoise et presse celle-ci contre les deux dents latérales situées de part et d'autre de ladite alvéole du disque de rotor et que ceci provoque le déplacement de la fausse aube vers l'extérieur du disque.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention se situe dans le domaine de la mesure de laperméabilité du circuit de ventilation d'une turbomachine aéronautique,notamment d'une turbine, par exemple une turbine basse pression. L'invention concerne également un dispositif de simulation del’accélération centrifuge appliquée à une aube de rotor d'une turbomachineaéronautique.

ETAT DE L'ART

La connaissance de la perméabilité des différents circuits deventilation d'une turbomachine est essentielle pour assurer son bonfonctionnement et pour optimiser son rendement. Ces circuits de ventilationassurent notamment le refroidissement de la turbomachine, la pressurisation desenceintes huile et l'équilibre axial de la turbomachine.

De plus, les prélèvements d'air qui alimentent ces circuits deventilation ont une influence directe sur la performance de la turbomachine.Ainsi, un prélèvement trop important pénalise la performance de laturbomachine tandis qu'un prélèvement sous dimensionné entraîne des problèmesde refroidissement, de pressurisation, etc...

Afin d'optimiser les débits de ces prélèvements d'air, il estnécessaire de mesurer la perméabilité des circuits de ventilation en effectuantdes essais.

Ces essais de perméabilité sont réalisés sur un banc d'essai quipermet d'alimenter le circuit de ventilation à tester, avec un flux d'air. Laperméabilité du système à tester (par exemple une turbomachine) est ainsicaractérisée pour différentes valeurs du rapport des pressions entrel'alimentation d'air et la sortie d'air du système, et ce en augmentant le débitd'entrée d'air.

Pour mémoire, une turbomachine comprend un disque de rotor,entraîné en rotation par un arbre rotatif, ce disque comprenant une jantepériphérique dans laquelle sont formées des alvéoles de fixation des pieds desaubes. Pour permettre leur fixation, l'alvéole et le pied d'aube ont des formescomplémentaires, le pied d'aube étant traditionnellement mis en place pardéplacement axial dans l'alvéole, de manière à être retenu radialement.

Sur la figure 1 jointe, on peut voir à titre d'exemple le schéma d'uncircuit de ventilation d'une turbine basse pression. Les aubes du rotor portent laréférence R et celles du stator, la référence S. L'air du circuit de ventilation circule par les différents orificesstructurels qui existent dans la turbine, par exemple les lunules L (flèches i) oules passages PA sous les pieds P des aubes R du rotor (flèches j).

On constate également que l'air s'échappe via des petits jeuxexistants entre les différentes pièces, de sorte qu'il existe des fuites.

Dans le cas particulier d'une turbine, on a pu constater l'existencede fuites d'air à proximité du pied de chaque aube du rotor.

Sur la figure 2 jointe, on peut ainsi voir une partie d'un disque D derotor muni d'une alvéole A de réception du pied d'une aube R de rotor. L'aircircule sous le pied d'aube puis s'échappe (sous forme de fuites d'air) entre lesportées de l'alvéole A et le pied P de l'aube R (voir flèches k).

Pour être précise, la caractérisation de la perméabilité nécessited'être représentative des sections de passage des différents orifices structurelsmais également des passages de fuites.

Par ailleurs, cette caractérisation doit également tenir compte desconditions réelles de fonctionnement. Ainsi, lorsque la turbomachine fonctionne,le disque de rotor est entraîné en rotation et les aubes R sont soumises àl’accélération centrifuge qui tend à les entraîner radialement vers l'extérieur,c’est-à-dire vers le haut de la figure 2, ce qui peut avoir une incidence sur lacirculation d'air.

Or, l’accélération centrifuge est complexe à mettre en œuvre touten permettant la réalisation des mesures demandées. Il est donc nécessaire desimuler l’accélération centrifuge. Pour cela, chaque disque de turbine testé doitêtre équipé de ses aubes, sous un chargement représentatif de l’accélérationcentrifuge subie pour s'assurer de la représentativité des sections du passage sousle pied P de l'aube et des passages de fuite latéraux entre le col du pied et ledisque.

Une solution technique pourrait consister à placer un disque derotor muni de l'ensemble de ses aubes sur un dispositif qui permettrait de tireraxialement sur l'extrémité libre de chaque aube, afin de simuler l’accélérationcentrifuge subie par celle-ci.

Toutefois, cette solution technique n'est pas envisageable pour uncertain nombre de raisons : - elle supposerait d'utiliser de vraies aubes qui risqueraient d'êtreendommagées, notamment au niveau de leurs pieds qui sontfragiles, -elle supposerait également d’utiliser une structure de tractiondisposée tout autour des aubes positionnées sur le disque durotor, or cette structure de traction, qui ressemblerait un peuà la jante d’une roue de vélo, risquerait de se déformer defaçon non-uniforme ; en conséquence, l’accélérationcentrifuge à appliquer à chaque aube serait complexe à régler, -et que dès que l'on tirerait sur une aube, il existerait un risqued'en détendre une autre, (effet rayons de roue de vélo), -il serait difficile de réaliser la traction de différents étagesd'aubes simultanément, -enfin, le dispositif permettant de réaliser ces tractions à lapériphérie des aubes devrait être de très grandes dimensions.

On connaît également d'après le document FR 2 963 425, undispositif de simulation comprenant un bâti, une éprouvette simulant un piedd'aube d'une turbomachine aéronautique, une contre-éprouvette simulant unealvéole d'un disque de rotor de turbomachine et enfin des moyens de tractionpermettant de tirer sur au moins l'une des extrémités de l'éprouvette ou de lacontre-éprouvette, afin de simuler les forces subies par l'aube lors de l'utilisationde la turbomachine.

Toutefois, un tel dispositif n’est pas utilisable dans l’applicationenvisagée.

En effet, il est nécessaire de réaliser l’essai sur une turbomachineassemblée (utilisation des pièces moteur pour les disques, anneau laby,...etc). Ledispositif décrit dans FR 2 963 425 ne permet d’appliquer un effort que sur uneseule fausse aube. Si on devait le réaliser pour chaque aube d’un étage deturbomachine, on se retrouverait dans la situation décrite précédemment dumontage en roue de vélo. De plus, si on devait appliquer l’effort via un vérinpour chaque aube, il faudrait alors plusieurs centaines de vérins et l’installationserait monumentale.

PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de proposer un dispositif de simulation quisoit représentatif d'un disque de rotor d'une turbomachine, équipé d'au moins l'une de ses aubes et de préférence de l'ensemble de celles-ci, dans sesconditions de fonctionnement, c’est-à-dire soumis à l’accélération centrifuge (ouà une partie de l’accélération centrifuge), et qui permette de réaliser lesmesures de perméabilité précédemment décrites, tout en s'affranchissant desinconvénients précités de l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de simulation del’accélération centrifuge appliquée à au moins une aube de rotor d'uneturbomachine aéronautique.

Conformément à l’invention, ce dispositif comprend au moins undisque de rotor et au moins une éprouvette de simulation d'une aube de rotord'une turbomachine, ladite éprouvette comprend une pièce de simulation d'aube,dite "fausse aube", une vis et une entretoise, ladite fausse aube comprend uncorps et une extrémité de fixation ayant la forme d'un pied d'aube, le disque derotor comprenant une jante périphérique dans laquelle sont formées unepluralité d'alvéoles qui débouchent à la surface extérieure de ladite jante,chaque alvéole étant délimitée par deux dents latérales et conformée pourrecevoir l’extrémité de fixation de ladite fausse aube, ladite fausse aubecomprend un alésage taraudé sur au moins une partie de sa longueur, cetaraudage correspondant au filetage de ladite vis, et la fausse aube, la vis etl'entretoise sont configurées et disposées les unes par rapport aux autres defaçon que lorsque l'on visse la vis à l'intérieur de l'alésage taraudé, alors quel'extrémité de fixation de ladite fausse aube est engagée dans l'alvéole dudisque, la vis vienne en butée contre ladite entretoise et presse celle-ci contreles deux dents latérales situées de part et d'autre de ladite alvéole du disque derotor et que ceci provoque le déplacement de la fausse aube vers l'extérieur dudisque, de manière à simuler une accélération centrifuge appliquée à laditefausse aube.

Grâce à ces caractéristiques, ce dispositif permet de simulerl’accélération centrifuge qui serait appliquée sur les aubes pendant la rotationdu rotor, et ce, de façon très simple à mettre en œuvre, puisque réalisée par unsimple vissage avec une éprouvette de faible encombrement. Ce dispositif desimulation permet ensuite de réaliser les mesures de perméabilité précitées.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives del'invention, prises seules ou en combinaison : - l'extrémité de fixation a la forme d'un pied d'aube comprenantdeux faces latérales opposées ayant chacune la forme d'un lobe, les deux lobes se rejoignant en un col et l'alvéole du disque de rotor présente sur chacune deses deux faces latérales intérieures opposées, une cavité de maintien ayant uneforme correspondante à celle de l'un desdits lobes, de façon que l’extrémité defixation puisse être reçue dans ladite alvéole ; - chaque lobe s'étend sur toute la longueur de l'extrémité defixation ; - le corps de la fausse aube comprend une face proximale et uneface distale, la face proximale joignant ledit col et étant plus large que celui-ci,l'alésage de la fausse aube étant ménagé dans ledit corps et comprenant uneportion distale taraudée qui débouche sur la face distale du corps et une portionproximale non taraudée qui débouche sur la face proximale du corps de part etd'autre du col de l’extrémité de fixation, ladite entretoise étant dimensionnéepour pouvoir être reçue dans ledit alésage et coulisser dans sa portion proximale,de sorte que lorsque l'on visse la vis à l'intérieur de la portion distale taraudée,alors que l'extrémité de fixation de ladite fausse aube est engagée dans l'alvéoledu disque, la vis vienne en butée contre ladite entretoise et presse la faceproximale de celle-ci contre les deux dents latérales situées de part et d'autre deladite alvéole du disque de rotor et que ceci provoque le déplacement de lafausse aube vers l'extérieur du disque, de manière à simuler une accélérationcentrifuge appliquée à ladite fausse aube ; - l'alésage taraudé est ménagé à l'intérieur de l’extrémité defixation selon l'axe du col et débouche à l'extérieur sur la face distale dudit col,ladite vis comprend une tige et une tête, ladite tige comprenant une portionproximale filetée et une portion distale non filetée s'étendant entre la portionproximale et la tête, l'entretoise est traversée par un alésage non taraudé depassage de la tige de la vis, de sorte que lorsque l'on introduit la vis au travers del'alésage de passage de l'entretoise puis qu'on la visse à l'intérieur de l'alésagetaraudé, alors que l'extrémité de fixation de ladite fausse aube est engagée dansl'alvéole du disque, la tête de la vis vienne en butée contre ladite entretoise etpresse celle-ci contre les deux dents latérales situées de part et d'autre de laditealvéole du disque de rotor et que ceci provoque le déplacement de la fausseaube vers l'extérieur du disque, de manière à simuler une accélération centrifugeappliquée à ladite fausse aube ; - le corps de ladite fausse aube comprend une gorge conforméepour recevoir un jonc dudit disque de rotor et cette gorge s'étend dans un plan parallèle à l'axe de vissage de la vis dans la fausse aube et débouche versl'extrémité de fixation ; - l'entretoise est réalisée dans un matériau de moindre résistancemécanique que le matériau constituant les dents latérales du disque.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtrontde la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessinsannexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, deux modes deréalisation possibles.

Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’une partie d’uneturbomachine aéronautique comprenant un rotor et un stator, - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une partie d’undisque de rotor et du pied d’une aube de ce rotor, - la figure 3 est une vue en perspective représentant un mode deréalisation d’un dispositif conforme à l’invention de simulation de l’accélérationcentrifuge appliquée à au moins une aube d’un disque de rotor d’uneturbomachine, - la figure 4 est une vue en coupe transversale d’une partie dudisque de rotor et d’une éprouvette de simulation d’une aube de rotorappartenant au dispositif représenté sur la figure 3, cette coupe étant réaliséeselon le plan P perpendiculaire à l’axe X-X’ de rotation dudit disque de rotor, - la figure 5 est une vue en perspective et en transparence d’unpremier mode de réalisation d’une éprouvette de simulation d’une aube de rotorconforme à l’invention, - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe de cette mêmeéprouvette, prises respectivement selon les plans de coupe représentés par leslignes VI-VI et VII-VII sur la figure 5, - la figure 8 est une vue en perspective d’un second mode deréalisation d’une éprouvette de simulation d’une aube de rotor conforme àl’invention, - les figures 9 et 10 sont des vues en coupe de cette mêmeéprouvette, prises selon les plans de coupe schématisés respectivement par leslignes IX-IX et X-X sur la figure 8, - la figure 11 est une vue en coupe de l’éprouvette de simulationde la figure 8, prise selon le plan de coupe X-X, insérée dans une partie du disquede rotor, - la figure 12 est une vue en coupe et agrandie de l'éprouvette dela figure 11, prise selon le plan de coupe représenté par la ligne XII-XII, et - la figure 13 est une vue en coupe agrandie de l’éprouvette de lafigure 5, prise selon le plan de coupe représenté par la ligne XIII-XIII.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Sur la figure 3, on peut voir un dispositif 1 de simulation del’accélération centrifuge appliquée à une aube d’un disque de rotor d’uneturbomachine, conforme à l’invention.

Ce dispositif 1 comprend de préférence un support 10, sur lequelest monté au moins un disque 2, ici par exemple trois disques superposés. Cesdisques sont coaxiaux d’axe central X-X’. Le dispositif 1 comprend également unepluralité d’éprouvettes 3 de simulation d’une aube de rotor d’une turbomachine,ces éprouvettes étant fixées à la périphérie de chaque disque 2, comme cela seradécrit plus en détail ultérieurement. A titre d’exemple purement illustratif, un disque 2 peut ainsisupporter environ cent cinquante éprouvettes 3.

Les éprouvettes 3 sont fixées sur le disque 2 de façon à s’étendreradialement par rapport à l’axe central X-X’ de celui-ci.

De préférence, les disques 2 utilisés dans le dispositif desimulation 1 conforme à l’invention sont identiques à ceux utilisés dans le rotord’une turbomachine aéronautique.

On notera que lorsque le disque 2 est utilisé dans uneturbomachine aéronautique, l'axe X-X' constitue son axe de rotation. Dans leprésent dispositif de simulation 1, le ou les disques 2 reste(nt) immobile(s).

Chaque disque 2 présente deux faces opposées, à savoir une faceavant 21 et une face arrière 22, perpendiculaires à l’axe X-X’, la face arrière 22n’étant visible que sur la figure 11.

Le disque 2 comprend en outre une jante périphérique 20, danslaquelle sont formées des alvéoles de fixation 23, permettant la fixation desaubes par leurs pieds.

Chaque alvéole 23 est bordée par deux dents contigües 24, visiblessur la figure 4.

Chaque alvéole 23 s’étend selon un axe longitudinal parallèle àl’axe central X-X’ du disque.

La forme de l’alvéole est complémentaire de celle du pied del’aube qui doit y être fixée. Cette forme sera décrite plus en détailultérieurement.

Un premier mode de réalisation d’une éprouvette 3 conforme àl’invention va maintenant être décrit en faisant référence aux figures 4 à 7. L’éprouvette 3 comprend trois pièces, à savoir une pièce desimulation d’aube 31, dite « fausse aube », une vis 32 et une entretoise 33. L’éprouvette 3 est longitudinale et s’étend globalement selon unaxe Z-Z’ qui, lorsque l’éprouvette 3 est montée sur le disque 2, estperpendiculaire à l’axe X-X’. Cet axe Z-Z’ correspond également à la directionselon laquelle s’exerce l’accélération centrifuge que l’on souhaite simuler.

La fausse aube 31 comprend un corps 34 qui se prolonge par uneextrémité de fixation 35.

En outre, l’éprouvette 3 présente un plan de symétrie P1 passantpar l’axe Z-Z’ et qui s’étend dans le plan de coupe de la figure 7.

Le corps 34 présente sensiblement la forme d’un parallélépipèderectangle. Il comprend une face avant 341 et une face arrière opposée 342, leplan de symétrie P1 coupant ces deux faces, ainsi que deux faces latérales 343qui joignent la face avant à la face arrière. En outre, le corps 34 présenteégalement une face proximale 344, dénommé ainsi car située à proximité del’extrémité de fixation 35 et une face distale 345 opposée. Les deux faces 344 et 345 sont perpendiculaires à l’axe Z-Z’.

La face avant 341 présente un décrochement qui définit unépaulement 3410. Cet épaulement partage la face avant 341 en deux parties, àsavoir une face avant proximale 3411 et une face avant distale 3412. Cetépaulement sert principalement à augmenter la section de la fausse aube auniveau du filetage. La face 3412 est à la même cote axiale (selon X) que la vraieaube pour permettre son intégration.

Le corps 34 est plus large à son extrémité distale qu’à sonextrémité proximale, et il présente une portion recourbée vers l'arrière quidéfinit par rapport à la partie principale du corps, une gorge 346. Cette gorge 346 s’étend dans un plan parallèle à celui des faces avant 341 et arrière 342 etdébouche vers l’extrémité de fixation 35. L'axe longitudinal de la gorge 346 estperpendiculaire à l’axe Z-Z’.

Cette gorge 346 partage la face arrière 342 en une face arrièreproximale 3421 et une face arrière distale 3422.

La gorge 346 permet de bloquer la fausse aube 31 sur un jointannulaire 25, porté par le disque 2 et visible uniquement sur la figure 11. La facearrière proximale 3421 est également plaquée contre ce jonc. L’extrémité de fixation 35 simule un pied d’aube de turbomachine.Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 7, ce pied d’aube a uneforme en queue d’aronde.

Plus précisément, cette extrémité 35 comprend un lobe 350 surchacune de ses deux faces latérales 351. Ces deux lobes 350 sont destinés àentrer en contact avec la surface intérieure de l’alvéole 23 ménagée dans ledisque 2, comme on peut le voir sur la figure 4.

Chaque alvéole 23 présente deux faces latérales intérieures 230 sefaisant face, une cavité de maintien de forme complémentaire de l’un des lobesétant ménagée sur chaque face 230.

Les deux lobes 350 forment ainsi deux portées lors de la fixationde l’éprouvette 3 dans le disque 2, de manière à assurer une rétentionlongitudinale selon l'axe Z-Z', c’est-à-dire une rétention radiale par rapport audisque 2, dans les conditions réelles de fonctionnement. L'extrémité de fixation 35 comprend en outre une face avant 352,de préférence plane, située dans le prolongement et dans le même plan que laface avant proximale 3411 du corps 34 et une face arrière opposée 353, depréférence plane, située dans le prolongement et dans le même plan que la facearrière proximale 3421 du corps 34. L'extrémité 35 comprend en outre une facede préférence plane d’extrémité 354, parallèle à la face distale 345. L’extrémité de fixation 35 joint le corps 34 au niveau d’une zoneplus étroite 355 dénommée « col », qui présente vu de l’avant c’est-à-dire de lagauche de la figure 5, une largeur moindre que celle ou sont situés les lobes 350.

Chaque lobe 350 s’étend sur toute la longueur de l’extrémité defixation 35. L’assemblage de la fausse aube 31 dans l’alvéole 23 du disques’effectue par coulissement selon une direction parallèle à l’axe X-X’ du disque2.

Le corps 34 est percé par un alésage partiellement borgne 347 quis’étend le long de l’axe Z-Z’, depuis la face distale 345 sur laquelle il débouche,jusqu’au col 355, comme on peut le voir sur la figure 7. L’alésage 347 est « partiellement borgne » en ce sens que leperçage ne débouche pas sur la face d’extrémité 354 et ne s'étend pas jusqu'auniveau des lobes 350 mais s’arrête dans le col 355 comme on peut le voir sur lafigure 7.

Toutefois, l’alésage 347 débouche sur la face proximale 344, depart et d’autre du col 355, comme on peut le voir sur la figure 13. En d'autrestermes, les deux ouvertures 347a, 347b au niveau desquelles cet alésage 347débouche sur la face proximale 344 du corps 34 de part et d'autre du col 355 ontla forme d'une portion de cercle. On notera que le diamètre de l’alésage 347 estinférieur à la longueur du col 355 de section rectangulaire.

Par ailleurs, on notera que sur la figure 13, les deux bordslongitudinaux 3550 du col 355 de section rectangulaire sont parallèles entre euxet parallèles à l’axe longitudinal Χ1-ΧΊ du col.

Toutefois, selon une variante non représentée sur les figures, cesdeux bords 3550 sont parallèles entre eux mais décalés légèrementangulairement par rapport à l’axe Χ1-ΧΊ avec lequel ils ne sont plus parallèles.Le col a alors la section d’un parallélogramme non rectangle. Ces bords 3550 nesont alors pas parallèles aux deux faces latérales 343. Ceci est le cas lorsque lesalvéoles 23 sont elles-mêmes désaxées par rapport à l’axe de rotation X-X’ dudisque 2. L’alésage 347 présente une portion distale 3471 taraudée et uneportion proximale 3472 non taraudée. Le taraudage de la partie 3471 correspondà celui du filetage de la vis 32 qui peut ainsi y être vissée.

La vis 32 se présente ici sous la forme d’une tige cylindrique dontau moins l’extrémité proximale 321 est filetée.

Dans ce mode de réalisation, la vis 32 ne présente pas de tête devis. Toutefois elle pourrait. La manipulation de la vis se fait à l’aide d’uneempreinte femelle 322 ménagée dans la face plane distale 323 de la vis 32.

Dans l’exemple représenté sur les figures, cette empreinte femelle322 est hexagonale. Toutefois toute autre forme d’empreinte femelle pourraitêtre utilisée.

La tige de la vis 32 présente également une face proximale plane324, opposée à la face distale 323.

Dans l’exemple de réalisation représenté sur les figures 4 à 7,l’entretoise 33 est un cylindre dont le diamètre extérieur correspond au jeu prèsde coulissement au diamètre intérieur de l’alésage non taraudé 3472. L’entretoise 33 présente une face distale plane 331 et une face plane proximaleopposée 332.

Le fonctionnement du dispositif de simulation 1 selon l’inventionest le suivant.

Les éprouvettes 3 sont montées sur le disque 2 en engageantl'extrémité de fixation 35 par coulissement dans l'alvéole 23 du disque 2. Ensuite,l’entretoise 33 est insérée dans l’alésage 347 puis la vis 32.

Comme on peut le voir sur la figure 4, le vissage de la vis 32(flèche F1) autour de l’axe Z-Z’ a pour effet de déplacer axialement la vis 32,jusqu’à ce que sa face proximale 324 vienne en butée contre la face distale 331de l’entretoise 33. Ce faisant, l’entretoise 33 est plaquée contre le disque 2.

La vis 32 est donc ici une vis de poussée.

La face proximale 332 de l'entretoise 33 vient en butée contre laface supérieure des deux dents 24 ménagées de part et d’autre de l’alvéole 23dans laquelle la fausse aube est insérée (flèches F2). Ce mouvement est possiblecar l’alésage 347 débouche sur la face proximale 344 de part et d’autre du col355 et qu’il se prolonge dans le col. La fausse aube 31 étant bloquée en rotationautour de l’axe Z-Z’ (puisque son extrémité de fixation 35 est insérée dansl’alvéole 23 et que sa forme ne permet pas une telle rotation), le fait depoursuivre le vissage de la vis 32 a pour effet de faire se déplacer vers l’extérieurdu disque 2, c’est-à-dire vers le haut de la figure 4 (voir flèches F3), la fausseaube 31. La fausse aube 31 est guidée par le filetage 321 et le taraudage 3471qui sont complémentaires.

Ce déplacement est équivalent à l’accélération centrifuge quesubirait l'aube, l’accélération centrifuge ainsi simulée est proportionnelle aucouple de serrage appliqué par la vis 32.

Un second mode de réalisation de l’éprouvette de simulation,référencée 4, va maintenant être décrit en liaison avec les figures 8 à 12. Ilfonctionne avec le même disque 2 que celui précédemment décrit.

Comme l’éprouvette 3, l’éprouvette 4 comprend trois pièces, àsavoir une fausse aube, une vis et une entretoise, référencées respectivement41, 42 et 43.

La fausse aube 41 comprend un corps 44 et une extrémité defixation 45. Cette éprouvette diffère de la précédente en ce que le corps 44 estdécalé à l'une des extrémités de l'extrémité de fixation 45. L'extrémité de fixation 45 simule un pied d’aube de turbomachineen forme de queue d’aronde.

Elle comprend un lobe 450 sur chacune de ses deux faces latérales451. Chaque lobe 450 s’étend sur toute la longueur de l’extrémité de fixation 45.Les deux lobes 450 coopèrent avec la surface intérieure de l'alvéole 23 du disque2 comme décrit précédemment pour l'éprouvette 3. L'extrémité de fixation 45 comprend en outre une face avant 452,une face arrière opposée 453 de préférence planes et une face plane proximale454. L'extrémité de fixation 45 est plus étroite dans sa partie distale et forme uncol 455 qui se termine par une face plane distale 456. L'extrémité de fixation 45 est percée par un alésage 457 quis'étend depuis sa face distale 456 jusqu'à sa face proximale 454, le long d'un axeΖ1-ΖΊ perpendiculaire à ces deux faces. L'alésage 457 est débouchant, il pourraittoutefois être borgne du côté de la face 454. L'alésage 457 est taraudé sur au moins une partie de sa longueurdepuis la face distale 456. L’éprouvette 4 présente un plan de symétrie P2 passant par l'axeΖ1-ΖΊ et qui s'étend dans le plan de coupe schématisé sur la figure 10 en coupantles faces avant 452 et arrière 453.

La partie principale 441 du corps 44 s'étend longitudinalementdepuis la face distale 456 selon un axe Z2-Z'2 parallèle à Ζ1-ΖΊ. Le corps 44présente également une partie 442 recourbée vers l'arrière qui définit parrapport à la partie principale du corps, une gorge 443. La gorge 443 s’étend dansun plan parallèle à celui des faces avant 452 et arrière 453 et débouche versl’extrémité de fixation 55. L'axe longitudinal de la gorge 443 est perpendiculaireà l’axe Ζ1-ΖΊ.Cette gorge sert à bloquer la fausse aube sur le jonc 25, commecela est visible sur la figure 11.

La vis 42 comprend une tige cylindrique 420 et une tête de vis 421.

La tête de vis 421 comprend une empreinte femelle 4210. Dansl’exemple représenté sur les figures, cette empreinte femelle est hexagonale.Toutefois toute autre forme d’empreinte femelle pourrait être utilisée.

La tige 420 présente une portion proximale 4201 filetée et uneportion distale 4202 non filetée. Le filetage de l'extrémité proximale 4201correspond au taraudage de l'orifice 457. L'entretoise 43 est une pièce de faible épaisseur plane, parexemple de forme carrée, qui présente une face plane proximale 431 et une face plane distale 432 opposée. Elle est traversée de part en part par un alésage nontaraudé 433 qui débouche sur les deux faces 431 et 432.

Le diamètre intérieur de l'alésage 433 correspond au jeu près audiamètre extérieur de l'extrémité distale 4202 non filetée.

Le fonctionnement de l'éprouvette 4 est le suivant.

Les éprouvettes 4 sont montées sur le disque 2 en engageantl'extrémité de fixation 45 par coulissement dans l'alvéole 23 du disque 2. Ensuite,la vis 42 est insérée dans l’entretoise 43, puis l'ensemble est positionné sur lafausse 41 de sorte que la vis 42 soit vissée dans l’alésage 457.

Comme on peut le voir sur la figure 12, le vissage de la vis 42(flèche F4) autour de l’axe Z-Z’ a pour effet de déplacer axialement la vis 42,jusqu’à ce que la tête de vis 421 vienne en butée contre l'entretoise 43 dont laface proximale 431 vient à son tour en butée contre la face supérieure des deuxdents 24 ménagées de part et d’autre de l’alvéole 23 dans laquelle la fausseaube est insérée (flèches F5).

La fausse aube 41 étant bloquée en rotation autour de l’axe Ζ1-ΖΊ(puisque son extrémité de fixation 45 est insérée dans l’alvéole 23 et que saforme ne permet pas une telle rotation), le fait de poursuivre le vissage de la vis42 a pour effet de faire se déplacer vers l’extérieur du disque 2, c’est-à-dire versle haut de la figure 12 (voir flèche F6), la fausse aube 41. La fausse aube 41 estguidée dans son déplacement par le filetage 4202 et le taraudage de l'alésage457.

La vis 42 est donc ici une vis de traction.

Ce déplacement est équivalent à l’accélération centrifuge quesubirait l'aube. L’accélération centrifuge ainsi simulée est proportionnelle aucouple de serrage appliqué par la vis 42.

Dans les deux modes de réalisation précités, on notera que depréférence, l’entretoise 33 ou 43 est réalisée dans un matériau de moindrerésistance mécanique, c’est-à-dire avec un module de Young plus faible(caoutchouc par exemple) ou une limite élastique plus faible (par exemplel'aluminium), que le matériau constituant le disque 2 (par exemple l’acier), pouréviter le matage (c’est-à-dire une déformation plastique localisée sous l’effetd’une pression élevée) du disque 2 au niveau du point de contact avecl’entretoise 33. D'autres modes de réalisation de l'éprouvette sont envisageables,dès lors que celle-ci comprend : - une extrémité de fixation conformée pour être reçue dans unealvéole 23 du disque et empêcher la rotation de la fausse aube autour de son axelongitudinal, - une fausse aube de géométrie simplifiée reprenant les interfacesnécessaires à l'assemblage de celle-ci sur le disque, - une vis et une entretoise et que le vissage de la vis a pour effetd'appliquer l'entretoise contre les deux dents latérales situées de part et d'autrede l'alvéole du disque en provoquant le déplacement de la fausse aube versl'extérieur du disque.

Par ailleurs, le pied de l’aube pourrait également présenter uneforme en « pied de sapin » avec deux lobes sur chacune de ses faces latérales, laforme de l’alvéole du disque étant adaptée en conséquence.

Le dispositif 1 présente de nombreux avantages énumérés ci-après.

Il permet de ne pas avoir à utiliser de vraies aubes et de ne pasprendre le risque de les abîmer lors des tests. Il évite également d’abîmer lesdisques de rotor qui seront ensuite montés sur la turbomachine.

Il permet un réglage fin puisque la traction appliquée sur chaqueéprouvette est unitaire, ce qui permet de réaliser des réglages en simulant desaccélérations centrifuges différentes d’une aube à une autre.

Le montage est simple à mettre en œuvre. Il n’est pas nécessaired’avoir des éléments de très grandes dimensions positionnés à l’extérieur d’undisque équipé de ses vrais aubes pour simuler la traction sur les aubes.

Il n’y a pas de mise au point à faire puisque le couple de serrageappliqué à la vis donne directement la traction équivalente exercée sur la fausseaube.

Comme on peut le voir sur la figure 3, il est possible de réaliserplusieurs étages d'une turbomachine simultanément et donc de simuler unfonctionnement plus proche de la réalité.

Enfin, le dispositif est utilisable avec différents disques de rotor.En fonction de la place disponible sur celui-ci, il est possible ainsi d’utiliser soitla première éprouvette 3, soit la seconde 4.

Claims (2)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (1) de simulation de l’accélération centrifugeappliquée à au moins une aube de rotor d’une turbomachine aéronautique,caractérisé en ce qu'il comprend au moins un disque de rotor (2) et au moins uneéprouvette (3, 4) de simulation d'une aube de rotor d’une turbomachine, en ceque ladite éprouvette (3, 4) comprend une pièce de simulation d’aube (31, 41),dite "fausse aube”, une vis (32, 42) et une entretoise (33, 43), en ce que laditefausse aube (31, 41) comprend un corps (34, 44) et une extrémité de fixation(35, 45) ayant la forme d'un pied d'aube, en ce que le disque de rotor (2)comprenant une jante périphérique (20) dans laquelle sont formées une pluralitéd’alvéoles (23) qui débouchent à la surface extérieure de ladite jante, chaquealvéole (23) étant délimitée par deux dents latérales (24) et conformée pourrecevoir l'extrémité de fixation (35, 45) de ladite fausse aube, en ce que laditefausse aube (31, 41) comprend un alésage taraudé (347, 457) sur au moins unepartie de sa longueur, ce taraudage correspondant au filetage de ladite vis (32,42), et en ce que la fausse aube (31, 41), la vis (32, 42) et ['entretoise (33, 43)sont configurées et disposées les unes par rapport aux autres de façon quelorsque l’on visse la vis (32, 42) à l’intérieur de l'alésage taraudé (347, 457), alorsque l'extrémité de fixation (35, 45) de ladite fausse aube est engagée dansl’alvéole (23) du disque, la vis (32, 42) vienne en butée contre ladite entretoise(33, 43) et presse celle-ci contre les deux dents latérales (24) situées de part etd'autre de ladite alvéole (23) du disque de rotor et que ceci provoque ledéplacement de la fausse aube (31,41) vers l'extérieur du disque (2), de manièreà simuler une accélération centrifuge appliquée à ladite fausse aube. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce quel'extrémité de fixation (35, 45) a la forme d'un pied d'aube comprenant deuxfaces latérales opposées (351, 451) ayant chacune la forme d'un lobe (350, 450),les deux lobes se rejoignant en un col (355, 455) et en ce que l'alvéole (23) dudisque de rotor présente sur chacune de ses deux faces latérales intérieuresopposées (230), une cavité de maintien ayant une forme correspondante à cellede l’un desdits lobes (350, 450), de façon que l'extrémité de fixation puisse êtrereçue dans ladite alvéole. 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce quechaque lobe (350, 450) s’étend sur toute la longueur de l'extrémité de fixation(35, 45). 4. Dispositif (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ceque le corps (34) de la fausse aube (31) comprend une face située à proximité del’extrémité de fixation de la fausse aube (31 ), dite « face proximale » (344) etune face opposée à ladite face proximale, dite « face distale » (345), la faceproximale (344) joignant ledit col (355) et étant plus large que celui-ci, l'alésage(347) de la fausse aube étant ménagé dans ledit corps (34) et comprenant uneportion distale taraudée (3471) qui débouche sur la face distale (345) du corps etune portion proximale non taraudée (3472) qui débouche sur la face proximale(344) du corps de part et d'autre du col (355) de l'extrémité de fixation (35),ladite entretoise (33) étant dimensionnée pour pouvoir être reçue dans leditalésage (347) et coulisser dans sa portion proximale (3472), de sorte que lorsquel'on visse la vis (32) à l'intérieur de la portion distale taraudée (3471), alors quel'extrémité de fixation (35) de ladite fausse aube est engagée dans l'alvéole (23)du disque (2), la vis (32) vienne en butée contre ladite entretoise (33) et pressela face proximale (332) de celle-ci contre les deux dents latérales (24) situées depart et d'autre de ladite alvéole (23) du disque de rotor et que ceci provoque ledéplacement de la fausse aube (31) vers l'extérieur du disque, de manière àsimuler une accélération centrifuge appliquée à ladite fausse aube. 5. Dispositif (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ceque l’alésage taraudé (457) est ménagé à l'intérieur de l'extrémité de fixation(45) selon l'axe du col (455) et débouche à l’extérieur sur la face distale (456)dudit col, en ce que ladite vis (42) comprend une tige (420) et une tête (421),ladite tige (420) comprenant une portion proximale filetée (4201 ) et une portiondistale (4202) non filetée s’étendant entre la portion proximale (4201) et la tête(421), en ce que l’entretoise (43) est traversée par un alésage non taraudé (433)de passage de la tige de la vis, de sorte que lorsque l'on introduit la vis (42) autravers de l'alésage de passage (433) de l’entretoise puis qu’on la visse àl'intérieur de l'alésage taraudé, alors que l'extrémité de fixation (45) de laditefausse aube (41) est engagée dans l'alvéole (23) du disque, la tête (421) de la visvienne en butée contre ladite entretoise (43) et presse celle-ci contre les deuxdents latérales (24) situées de part et d'autre de ladite alvéole (23) du disque derotor et que ceci provoque le déplacement de la fausse aube (41 ) vers l’extérieur du disque (2), de manière à simuler une accélération centrifuge appliquée àladite fausse aube.
2. 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que le corps (34, 44) de ladite fausse aube (31, 41) comprendune gorge (346, 443) conformée pour recevoir un jonc (25) dudit disque de rotor(2) et en ce que cette gorge (346, 443) s'étend dans un plan parallèle à l'axe devissage de la vis (32, 42) dans la fausse aube et débouche vers l'extrémité defixation (35, 45). 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que l’entretoise (33, 43) est réalisée dans un matériau demoindre résistance mécanique que le matériau constituant les dents latérales(24) du disque (2).