FR3070965B1 - Moyeu d'helice de soufflante non carenee a zone d'amorce de rupture pour la detection et la prevention des avaries - Google Patents

Moyeu d'helice de soufflante non carenee a zone d'amorce de rupture pour la detection et la prevention des avaries Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un moyeu (24) d'hélice ou de soufflante non carénée (12, 14) de turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant une paroi (26) sensiblement annulaire d'axe A et comprenant des moyens (28) de montage de pales (20, 22) de ladite hélice (12, 14) répartis angulairement de manière régulière autour dudit axe A et montés chacun dans des premières parties (25) dudit moyeu (24), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une zone d'amorce de rupture (29), agencée dans au moins une deuxième partie (27) dudit moyeu (24) configurée pour se rompre prioritairement à toute première partie en cas de sollicitation exceptionnelle dudit moyeu.

Description

Moyeu d’hélice de soufflante non carénée à zone d’amorce de rupturepour la détection et la prévention des avaries
Domaine technique de l’invention:
La présente invention concerne un système de détection des avariesaffectant un moyeu d’hélice à pales à calage variable pour uneturbomachine du type à soufflante non carénée ou une turbomachine dutype à hélice telle qu'un turbopropulseur, un moyeu mis en œuvre dans cesystème, et un procédé de surveillance mettant en œuvre ce système dedétection et permettant le suivi opérationnel d’un aéronef afin dedéclencher, si nécessaire, une opération de maintenance. État de l’art :
Une turbomachine de ce type comprend typiquement une héliceexterne ou deux hélices externes coaxiales et contrarotatives, qui sontentraînées en rotation par une turbine de la turbomachine, et qui s’étendentsensiblement radialement à l’extérieur de la nacelle de cette turbomachine.
Chaque hélice comprend usuellement un moyeu de support de sespales, qui présente généralement une forme globale annulaire. Ce moyeuest concentrique à l’axe longitudinal de la turbomachine et il comporte uneparoi sensiblement annulaire comportant des moyens de montage de palesde ladite hélice qui sont répartis angulairement de manière régulière autourde l’axe de la turbomachine. Ces moyens de montage peuvent êtreconstitués de logements recevant des paliers de guidage en rotation despivots assurant le maintien des pales, ces logements étant formés dansdes ouvertures du moyeu, ou des cheminées d’orientation radiale quis’étendent à partir de la paroi annulaire du moyeu, et recevant des paliersde guidage en rotation des pieds de pales.
Un moyen d'accouplement relie par ailleurs le moyeu à un élémentde rotor de turbine de la turbomachine pour assurer son entraînement.
Les pales peuvent tourner dans les logements et sont pour celaentraînées en rotation autour de leurs axes respectifs par des moyensappropriés de façon à régler le calage angulaire des pales, de façon àoptimiser ce calage en fonction des conditions de fonctionnement de laturbomachine.
En fonctionnement, les pièces tournantes de la turbomachine, etnotamment le moyeu et les pales de l’hélice, sont soumises, à des degrésdivers, à des contraintes importantes, qu’elles soient d’ordre mécanique,thermique, aérodynamique, etc.
En particulier, les ouvertures, ou les cheminées dont les logementsreçoivent les pieds de pales, tendent à se déformer sous les effortsimportants qui s’exercent au niveau des pieds des pales. Ces contraintessoumettent non seulement les zones du moyeu voisines des pieds despales à des phénomènes d’usure par fatigue, mais sollicitent également lereste du moyeu, dans lequel les sollicitations de fatigue se propagent.
Par ailleurs, le moyeu peut faire l’objet de chocs au cours de sonfonctionnement, par exemple lors des opérations de maintenance.
Ces différentes sollicitations peuvent conduire à l'apparition decriques et/ou de fissures dans le moyeu.
Par fissure, on entend une fente d'origine accidentelle survenantdans toute l'épaisseur du matériau du moyeu. Par crique, on entend unefente d'origine accidentelle survenant en surface du matériau du moyeumais ne se propageant pas dans toute son épaisseur.
En particulier, les criques ou les fissures peuvent se propagerjusqu'aux ouvertures ou aux cheminées recevant les pieds des pales, etprovoquer une dégradation de ces logements ou cheminées de sorte qu'ilsne sont plus à même d'assurer le maintien des pieds des pales.
Un tel événement doit absolument être évité, car toute perte dumaintien des pieds des pales peut entraîner à terme une éjection des pales correspondantes. Outre la perte de capacité motrice et les risquesimportants de détérioration de la turbomachine qui en résultent, une pertede pale constitue un évènement dangereux.
Pour remédier à cet inconvénient, il est possible de renforcer lesmoyeux de manière à proposer des chemins d'efforts redondantspermettant de garantir le maintien des pivots dans leurs logements mêmeen cas de fissuration d'une partie des logements des cheminées de piedsde pales. Toutefois, une telle conception est particulièrement pénalisanteen termes de masse, puisqu'elle implique d'augmenter la masse de lamatière mise en œuvre dans la fabrication du moyeu. Une telle conceptiona donc également pour conséquence d'augmenter la consommation decarburant de l'avion considéré.
Une autre solution consiste à effectuer une surveillance de l'état dumoyeu le plus régulièrement et continûment possible au cours de sonfonctionnement entre deux opérations de maintenance, de manière àpouvoir diagnostiquer au plus tôt toute amorce de fissuration de la paroi dumoyeu ou des ouvertures et/ou cheminées de pieds de pales afin d'éviterune rupture du moyeu pendant son fonctionnement. Une telle surveillancedoit surtout permettre d'effectuer un diagnostic quant à la santé du moyeuafin de permettre d'estimer, en cas de détection d'une avarie survenant aumoyeu, si l'aéronef peut finir son vol et éventuellement entreprendred'autres vols avant qu'une opération de maintenance ne soit déclenchée,ou si il doit, tout en maintenant des conditions de sécurité optimales, sediriger vers l'aéroport le plus proche afin de subir une opération demaintenance anticipée.
Plusieurs méthodes de contrôle de l'intégrité d'un composant entemps réel sont connues de l'état de la technique. En particulier, outre lesméthodes purement visuelles mettant en œuvre l'intervention d'unopérateur, il est connu de contrôler l'intégrité d'une paroi en l'instrumentantà l'aide de capteurs électriques disposés à des emplacements stratégiquesparticulièrement sensibles de la paroi.
Dans le cas d’une pièce de formes complexes et, qui plus est, enmouvement, telle qu’un moyeu d’hélice, se pose le problème du nombre decapteurs à disposer sur ce moyeu, du traitement des informations émisespar ces capteurs, et de la réception de ces informations.
En particulier, une pièce de formes complexes telles qu'un moyeu deturbopropulseur nécessite une couverture des capteurs électriques qui estadaptée à sa surface, et en particulier un placement des capteurs autourdes ouvertures et/ou des cheminées recevant les pivots d'articulation despales aussi bien que dans des parties intermédiaires du moyeu, afind'assurer un diagnostic global fiable de l'état du moyeu.
Le grand nombre de points d’implantation des capteurs pose enoutre le problème du branchement de ceux-ci. Il est difficilementenvisageable d'implanter sur une pièce en mouvement tel qu'un moyeu deturbomachine un grand nombre de capteurs électriques, notamment dansle cas d'un moteur de série, car la multiplicité des branchements quiseraient alors nécessaires impliquerait des contraintes d'intégration de cesbranchements et capteurs et imposerait de plus des contraintesimportantes de de maintenance afin d'éviter les dysfonctionnements.
Exposé de l’invention : L'invention propose de remédier à ces inconvénients en utilisant uneméthode de contrôle consistant non plus à surveiller tout le moyeu dans saglobalité mais à surveiller uniquement une zone d'amorce de rupturepréférentielle, placée sur le moyeu dans une partie de ce moyeu situéehors des parties dévolues à la réception des moyens de montage despales, afin de permettre une détection préventive de toute rupturemenaçant l'intégrité du moyeu dans les parties dévolues à la réception desmoyens de montage des pales.
Dans ce but, l'invention propose un moyeu d'hélice ou de soufflantenon carénée de turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant une paroi sensiblement annulaire d'axe A et comprenant des moyens demontage de pales de ladite hélice répartis angulairement de manièrerégulière autour dudit axe A et montés chacun dans des premières partiesdudit moyeu, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un zone d'amorcede rupture, agencée dans au moins une deuxième partie dudit moyeuconfigurée pour se rompre prioritairement à toute première partie en cas desollicitation exceptionnelle dudit moyeu.
Selon d'autres caractéristiques du moyeu : - ladite au moins une zone d'amorce de rupture comporte au moinsune rainure débouchant dans une surface de la paroi du moyeu, - ladite au moins une zone d'amorce de rupture comporte deuxrainures opposées suivant l'épaisseur du moyeu qui débouchentrespectivement dans des surfaces interne et externe de la paroi du moyeu, - le moyeu comporte une série de zones d'amorce de ruptureagencées entre les moyens de montage des pales, chaque zone d'amorcede rupture étant agencée à une distance déterminée desdits moyens demontage des pales et étant d'une longueur déterminée, lesdites distance etlongueur étant configurées pour que les zones d'amorce de rupture soienthors des première parties du moyeu recevant les moyens de montage despales, - chaque zone s'étend dans un plan transversal à l'axe du moyeuet/ou sensiblement suivant un arc autour d'un moyen de montage despales. L'invention concerne aussi un premier système de détection del'apparition de criques ou de fissures sur un moyeu du type décritprécédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une fibre optique, s’étendant suivant ladite au moins unezone d'amorce de rupture, qui est configurée pour détecter l’apparitiond'une crique ou d'une fissure se propageant dans ladite zone d'amorce derupture jusqu’à ladite fibre ; - des moyens d’interrogation de ladite fibre configurés pour délivrerdes informations représentatives de ladite crique ou fissure.
Selon une autre caractéristique de ce premier système de détectionle système de détection comporte : - des moyens d’émission sans fil, reliés auxdits moyensd’interrogation, qui sont configurés pour émettre un signal contenant lesinformations représentatives de ladite crique ou fissure, et - des moyens de réception dudit signal, distants dudit moyeu.
Selon une autre caractéristique de ce système de détection, laditefibre optique comprend au moins un capteur ponctuel à fibre optiqueconstitué d'un réseau de Bragg formé dans un cœur de ladite fibre, ou uncapteur à fibre optique continûment réparti le long de ladite fibre etinterrogeable par ondes de Rayleigh, et/ou Raman et/ou Brillouin, et lesinformations représentatives de ladite crique ou fissure comprennent aumoins une information représentative de l’existence de ladite crique et/oufissure et une information représentative de sa position. L'invention concerne aussi un deuxième système de détection del'apparition de criques ou de fissures sur un moyeu du type décritprécédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : - ledit moyeu ; - des moyens de contrôle par caméra d'un motif appliqué dans laditezone d'amorce de rupture, distants dudit moyeu et fixes par rapport à laturbomachine, configurés pour détecter une déformation dudit motif et pourdélivrer en fonction de cette déformation un signal contenant desinformations représentatives de l’existence et de la position d'une crique oufissure dans ladite zone d'amorce de rupture signalée par laditedéformation ; - des moyens de réception dudit signal, distants dudit moyeu. L'invention concerne aussi un troisième système de détection del'apparition de criques ou de fissures sur un moyeu du type décritprécédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un fil et/ou un capteur piézoélectrique et/ou une jauged’extensométrie, parcouru(e) par un signal électrique et s’étendant suivantladite au moins une zone d'amorce de rupture, qui est configuré(e) pourdétecter, par la variation d’un signal qui le (la) parcourt, sa rupture ou sonélongation signalant l’apparition d'une crique ou d'une fissure sepropageant dans ladite zone d'amorce de rupture jusqu’à ladite fibre ; - des moyens d’interrogation dudit fil, et/ou dudit capteurpiézoélectrique et/ou de ladite jauge d’extensométrie, configurés pourdélivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure ; et
Selon une autre caractéristique de ce troisième système dedétection, le système de détection comporte : - des moyens d’émission sans fil, reliés auxdits moyensd’interrogation, qui sont configurés pour émettre un signal contenant lesinformations représentatives de ladite crique ou fissure, et - des moyens de réception dudit signal, distants dudit moyeu.
Dans chacun de ces premier à troisième systèmes de détection, lesmoyens de réception comportent au moins une base de donnéescomportant au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé desinformations de crique et/ou d’une fissure, ledit niveau étant spécifiquementassocié à un opérateur dédié, et des moyens d'alerte configurés pouralerter ledit opérateur dédié en réponse au dépassement dudit seuil d’alertepar les informations représentatives de ladite crique ou fissure. L'invention concerne enfin un procédé de surveillance d’un aéronefmettant en œuvre un système de détection du type décrit précédemment,caractérisé en ce que l'opérateur dédié est un technicien au sol et en ceque le procédé comporte au moins successivement : - une étape au cours de laquelle, la turbomachine fonctionnant etson moyeu étant tournant, le système de détection alerte ledit technicien ausol du dépassement dudit au moins un seuil d’alerte spécifiquementassocié audit technicien au sol ; - une étape au cours de laquelle, après un retour au sol de l’aéronef,ledit technicien au sol confirme ou infirme la présence de la crique et/ou dela fissure sur le moyeu, afin d'initier éventuellement une opération demaintenance dudit moyeu.
Brève description des figures : L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiqueset avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à lalecture de la description qui suit faite à titre d’exemple non limitatif et enréférence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une turbomachinecomportant des hélices contrarotatives ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premiertype de moyeu pour une hélice de turbomachine ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un secondtype de moyeu pour une hélice de turbomachine ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'uneturbomachine d’un premier type ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'uneturbomachine d’un second type ; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale de la paroi d'unmoyeu selon l'invention ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un tronçon angulaire de laparoi de la figure 6 associé à un premier système de détection ; - la figure 8 est une vue en perspective d'un tronçon angulaire de laparoi de la figure 6 associé à un deuxième système de détection ; - la figure 9 est une vue en perspective d'un tronçon angulaire de laparoi de la figure 6 associé à un troisième système de détection ; - la figure 10 est une vue schématique en perspective d'uneturbomachine d’un premier type équipée du premier système de détection ; - la figure 11 est une vue schématique en perspective d'uneturbomachine d’un premier type équipée du deuxième système dedétection ; - la figure 13 est une vue en perspective d'un premier mode deréalisation du moyeu correspondant à une première disposition de zonesde rupture ; - la figure 14 est une vue en perspective d'un deuxième mode deréalisation du moyeu correspondant à une deuxième disposition de zonesde rupture ; - la figure 15 est une vue en coupe longitudinale de la paroi d'unmoyeu selon l'invention comportant différentes formes de rainures ; - la figure 16 est une vue schématique d'ensemble d'un système dedétection selon l'invention ; et - la figure 17 est une vue schématique représentant les étapes d'unprocédé de détection selon l'invention.
Description détaillée :
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référenceidentiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctionssimilaires.
On a représenté à la figure 1 un moteur constitué d'uneturbomachine 10 à hélices motrices propulsives connue de l'état de latechnique. De manière connue, une telle turbomachine 10 comporte deuxsoufflantes ou hélices 12, 14 non carénées et contrarotatives. Pour cetteraison, cette turbomachine 10 est connue sous la dénomination anglo-saxonne de « open rotor ». L'invention n'est toutefois pas limitée à ce typede turbomachine et trouve aussi à s'appliquer à tout type de turbomachineà hélice(s), qu'il s'agisse d'une turbomachine à soufflante non carénée oud'un turbopropulseur, que le moteur soit en configuration propulsive outractrice.
Dans l'exemple qui a été représenté à la figure 1, la turbomachine10 comporte pour l'essentiel une nacelle fixe 16 qui reçoit un moteur àturbine à gaz, dont on aperçoit une tuyère 18 et autour duquel sontmontées tournantes les hélices 12, 14 de manière contrarotative.
Chaque hélice 12, 14 comporte des pales correspondantes 20, 22qui sont montées sur un moyeu 24 (non visible sur la figure 1 ).
Comme l'illustrent les figures 2 et 3, le moyeu 24 comporte une paroi26 sensiblement annulaire d'axe A et des moyens de montage 28 despales 20 ou 22 de ladite hélice 12 ou 14 qui sont répartis angulairement demanière régulière autour dudit axe A dans des premières parties 25 duditmoyeu 24.
Selon les modes de réalisation des hélices 12, 14, le moyeu 24 peutprendre diverses configurations. Selon un premier mode de réalisation dumoyeu 24 qui a été représenté à la figure 2, celui-ci est destiné à uneturbomachine 10 comportant des pales 20, 22 qui s'étendent directement àpartir de la paroi 26 du moyeu 24. À cet effet, les moyens de montage 28des pales 20, 22 comportent des ouvertures 30 réparties angulairement demanière régulière autour de l'axe A du moyeu 24. Les ouvertures 30 sontnotamment destinées à former des logements cylindriques radiaux aptes àrecevoir des paliers (non visibles sur la figure 2) permettant la rotation despales autour d'axes radiaux R, afin de permettre leur orientation pourcontrôler le rendement propulsif de l'hélice 12, 14 associée. Uneturbomachine 10 comportant un tel moyeu 24 a été représentée de manièreschématique à la figure 4.
Selon un second mode de réalisation du moyeu 24, dont on areprésenté un tronçon angulaire à la figure 3, les moyens de montage 28des pales comportent des cheminées tubulaires 32 qui s'étendentradialement à partir de la paroi annulaire 26 selon des axes radiaux R etqui sont destinées à délimiter des logements radiaux recevantintérieurement des paliers (non visibles sur la figure 3) permettant la miseen rotation des pales 24. Un tel moyeu 24 est généralement destiné à être entouré par une nacelle tournante 34, cette nacelle entourant l'extrémitédes cheminées 32. D'une manière générale, quel que soit le mode de réalisation dumoyeu 24, celui-ci peut être entouré par une nacelle tournante, comme celaa été représenté aux figures 1 et 5.
En fonctionnement, les pièces tournantes de la turbomachine, etnotamment les moyeux 24 et les pales 20, 22 des hélices 12, 14, sontsoumises, à des degrés divers, à des contraintes importantes, qu’ellessoient d’ordre mécanique, thermique, ou aérodynamique. Les ouvertures30 ou les cheminées 32, qui reçoivent dans leurs logements radiaux lespieds des pales 20, 22, tendent à se déformer sous les efforts importantsqui s’exercent au niveau des pieds des pales 20, 22. Ces contraintessoumettent non seulement les zones de la paroi 26 du moyeu 24 qui sontvoisines des pieds des pales 20, 22 à des phénomènes d’usure par fatigue,mais également le reste de la paroi 26 du moyeu 24, dans lequel lessollicitations de fatigue se propagent.
En opération, le moyeu 24 peut également faire l'objet de chocs, parexemple lors d’une opération de maintenance.
Ces différentes sollicitations peuvent conduire à l'apparition decriques et/ou de fissures dans le moyeu 24.
Par fissure, on entend une fente d'origine accidentelle survenantdans toute l'épaisseur du matériau du moyeu 24. Par crique, on entend unefente d'origine accidentelle survenant seulement en surface du matériau dumoyeu mais ne se propageant pas dans toute son épaisseur.
Ces criques ou fissures peuvent se propager jusqu'aux ouvertures30 ou aux cheminées 32 recevant les pieds des pales, et provoquer unedégradation rapide des ouvertures 30 ou des cheminées 32 de sortequ'elles ne soient plus à même d'assurer le maintien des pieds des pales20, 22.
La problématique liée aux criques et/ou aux fissures est qu'elles nesont pas nécessairement aisément détectables lorsque la turbomachine 10 est arrêtée. En effet, c'est principalement seulement lorsque le moyeu 24tourne et est soumis aux efforts, notamment centrifuges, qu’exercent sur luiles pales 20, 22 en fonctionnement, que les bords des criques ou lesfissures s’ouvrent et que ces criques ou fissures seraient les plusfacilement décelables, par une inspection visuelle ou par toute autreméthode conventionnelle d'imagerie, alors même que précisément larotation du moyeu interdit l'usage de ces méthodes. Lorsque laturbomachine 10 est arrêtée, ces criques et/ou fissures, quoique présentes,peuvent se refermer et ne peuvent être aisément décelées. Ceci pose unproblème en termes de sécurité, car il est en ce cas difficile de prévoir letemps d'exploitation restant de l'aéronef avant qu'il ne doive être soumis àune opération de maintenance visant à remédier à ces criques ou fissures,ce qui peut perturber son planning de vols.
En outre, le suivi de l'évolution d'une crique ou d'une fissure de vol àvol est contraignant, car un tel suivi implique une communication entre leséquipes de maintenance basées sur les différents sites d'atterrissage del'aéronef avec des horaires différents et implique par conséquent la mise enplace de moyens de partage de l'information.
Enfin, ces criques et/ou fissures peuvent survenir en vol et sepropager de manière rapide sans avoir été détectées lors d'un examen ausol. Or une crique ou une fissure se propageant sur une pièce critiquecomme le moyeu 24 pose un problème de sécurité quant au maintien despales 20, 22 et il est donc nécessaire de la détecter au plus tôt, sansattendre le retour au sol de l'aéronef et l'arrêt du moteur.
Jusqu'à présent, un moyen pour contourner cette problématique aété de proposer des moyens 28 de montage des pales 20, 22 comportantdes chemins d'efforts redondants permettant de garantir le maintien despieds de ces pales 20, 22 dans les ouvertures 30 ou dans les cheminées32, même en cas de rupture partielle de ces ouvertures 30 ou de cescheminées 32.
Cette conception présente l'inconvénient d'augmenterconsidérablement la masse des moyeux 24, et par conséquentd'augmenter la consommation de carburant de l'aéronef.
Une autre solution consiste à effectuer une surveillance de l'étatglobal du moyeu 24 au cours de son fonctionnement entre deux opérationsde maintenance, de manière à pouvoir diagnostiquer au plus tôt toutecrique ou fissure pouvant conduire à une éventuelle rupture de la paroi 26du moyeu 24 ou des logements et/ou cheminées de pieds de pales, afind'éviter une rupture du moyeu 24 pendant son fonctionnement. Une tellesurveillance doit permettre d'effectuer un diagnostic quant à la durée de vierestante du moyeu 24 afin de permettre à l'aéronef, en cas de détectiond'une avarie survenant au moyeu 24, ou en cas d'aggravation d'une criqueou d'une fissure, de regagner l'aéroport le plus proche en toute sécurité.
Plusieurs méthodes de contrôle de l'intégrité d'un matériau sontconnues de l'état de la technique. En particulier, outre les méthodesvisuelles ou d'imagerie conventionnelle comme les méthodesradiographiques, il est connu, par exemple et de manière non exhaustive,de contrôler en temps réel l'intégrité d'une paroi en l'instrumentant à l'aidede capteurs électriques disposés à des emplacements stratégiquesparticulièrement sensibles de la paroi. Une telle configuration peutdifficilement être appliquée à la paroi 26 d'un moyeu tournant 24, dans lamesure où le grand nombre de capteurs qui seraient nécessairesinduiraient nécessairement une multiplication des connexions électriquesaux capteurs à la surface de la paroi 26 du moyeu 24, avec ce que celaimplique comme contraintes en terme d'intégration dans le moyeu 24 et demaintenance desdites connexions, notamment si l'on considère que lemoyeu 24 est une pièce soumise à des contraintes d'utilisations sévères,tels que des contraintes élevées de température et d'humidité, quiimpliquent un plan de maintenance soutenu.
En outre, le moyeu 24 étant une pièce rotative, il est compliqué dedisposer sur le moyeu 24 l’ensemble du système de détection, et il est donc préférable de le répartir entre le moyeu 24 et la nacelle 16, et d'en relier lessous-ensembles avec un contact électrique tournant ou une liaison radiosans fil.
Or la mise en place d'au moins un élément de contact électriquetournant entre le moyeu 24 et la nacelle 16 fixe de la turbomachine 10implique aussi des contraintes fortes d'intégration, la prise en compte desphénomènes d'usure des pièces en contact tournant, et des contraintesaccrues de maintenance de ce contact tournant.
De même, la mise en place d'au moins un système de liaison radiosans fil implique aussi des contraintes fortes d'intégration et des contraintesaccrues de maintenance du système de liaison sans fil, avec pourconséquence un coût de maintenance accru.
Une solution consiste à ne pas à surveiller en temps réel etglobalement l'apparition d'une crique ou fissure qui serait directementpréjudiciable à l'intégrité du moyeu, mais seulement l'apparition d'unecrique ou d'une fissure située dans une partie du élément prévue pour serompre prioritairement en cas de sollicitation anormale du moyeuuniquement dans une partie déterminée du moyeu n’affectant pas l’intégritédu moyeu, la rupture de cet élément stigmatisant une sollicitation anormaleet permettant de prévenir l'apparition de toute crique ou fissure dans uneautre partie du moyeu qui serait préjudiciable à son intégrité et au maintiendes moyens de montage des pales.
Dans ce but, comme l’illustrent les figures 6 à 9 et la figure 14,l'invention propose un moyeu 24 d'hélice ou de soufflante non carénée 12,14 de turbomachine du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu’ilcomporte au moins un zone 29 d'amorce de rupture, agencée dans aumoins une deuxième partie 27 dudit moyeu qui est configurée pour serompre prioritairement à toute première partie en cas de sollicitationexceptionnelle dudit moyeu.
Dans la présente demande, on entend par "sollicitationexceptionnelle'' du moyeu, toute contrainte mécanique qui dépasse un seuil d’intensité au-delà duquel une détérioration de la pièce peut apparaître.Une telle contrainte peut être le résultat d’un évènement extérieuraccidentel s’exerçant sur le moyeu ou d’une sollicitation exercée par lespales des hélices 12 ou 14 selon une intensité supérieure aux sollicitationsprévues en fonctionnement normal de la turbomachine 10.
Cette configuration est particulièrement avantageuse car elle permetde détecter la rupture de la zone 29 d’amorce de rupture avant qu’unerupture ne survienne dans la première partie 25 recevant les moyens demontage des pales. La rupture prioritaire de la zone d’amorce de rupture 29permet donc de diagnostiquer préventivement toute atteinte à l’intégrité dumoyeu avant qu’un incident ne survienne dans la première partie 25.
De préférence, comme l’illustrent les figures 6 à 9 et 14, la zoned'amorce de rupture 29 comporte au moins une rainure 31 débouchantdans une surface 33a ou 33b de la paroi 26 du moyeu 24. La présence dela rainure 29 permet à la paroi 26 du moyeu de présenter une épaisseurréduite « e » au droit de la rainure 31, de sorte que la résistance de la paroi 26 du moyeu 24 se trouve amoindrie dans la zone d’amorce de rupture 29.
De préférence, comme l’illustre la figure 6, la zone d'amorce derupture 29 comporte deux rainures opposées 31 suivant l'épaisseur E dumoyeu 24 qui débouchent respectivement dans des surfaces interne 33a etexterne 33b de la paroi 26 du moyeu 24. Il sera donc compris que le moyeu24 présente donc une épaisseur amoindrie e entre les deux rainures 31opposées.
Comme on le voit sur la figure 6, le moyeu peut comporter parexemple deux zones 29 d’amorce de rupture dans deux deuxièmes parties 27 qui sont situées de part et d’autres de la première partie 25 du moyeurecevant les moyens 28 de montage de pales 20, 22. D’autres configurations peuvent être envisagées. Comme l’illustrentles figures 13 et 14, le moyeu 24 peut comporter une série de zonesd'amorce de rupture 29 agencées entre les moyens 28 de montage despales, chaque zone d'amorce de rupture étant agencée à une distance d1 déterminée des moyens 28 de montage des pales et étant d'une longueur11 déterminée. Les distance d1 et longueur 11 sont configurées pour que leszones d'amorce de rupture 29 soient hors des première parties 25 dumoyeu 24 recevant les moyens 28 de montage des pales, afin qu’unefissure ou une crique affectant une zone d’amorce de rupture 29 n’atteigneen aucun cas de première partie 25 et ne risque pas de s’étendre auxmoyens 28 de montage des pales.
Comme l’illustrent les figures 13 et 14, chaque zone 29 peuts'étendre dans un plan P transversal à l'axe A du moyeu 24 et/ousensiblement suivant un arc autour d'un moyen 28 de montage des pales.Par exemple, la figure 13 représente des zones 29 d’amorce de ruptures’étendant uniquement dans le plan P, et la figure 14 représente des zones29 d’amorce de rupture s’étendant dans le plan P et suivant des arcsautour des moyens 28 de montage des pales.
Comme l’illustre la figure 15, les rainures 31 peuvent présenterdiverses sections. Ainsi, chaque rainure 31 peut présenter une section en Uet être ainsi délimitée par une paroi incurvée 35, ou présenter une sectionen V et être ainsi délimitée par deux parois 37 jointives suivant une arête39, ou encore présenter une section carrée ou rectangulaire et être ainsidélimitée par trois parois 41 jointives selon deux arêtes 43.
Dans cette configuration, l’apparition d’une crique ou d’une fissuredans la deuxième partie 27 se produisant prioritairement dans la zone 29d’amorce de rupture 29, la détection de celle-ci peut être effectuée selondeux procédés.
Selon un premier procédé de surveillance non automatisé, ladétection de l’apparition d’une crique ou fissure peut être effectué avec laturbomachine 10 arrêtée, par un simple examen visuel effectué par unopérateur en charge de la maintenance. Cette configuration correspond auprocédé de surveillance le plus simple.
La détection peut aussi être effectuée selon un procédé desurveillance automatisé, qui est mis en œuvre avec différents systèmes dedétection 44 associés à la turbomachine 10.
Selon une premier mode de réalisation d’un système de détection 44de l'apparition de criques ou de fissures, celui-ci comporte un moyeu 24 dutype décrit précédemment et au moins une fibre optique 36a s’étendantsuivant ladite au moins une zone d'amorce de rupture 29 du moyeu 24, quiest configurée pour détecter l’apparition d'une crique ou d'une fissure sepropageant dans ladite zone d'amorce de rupture jusqu’à ladite fibre 36a. Acet effet, comme l’illustre la figure 7, la fibre optique 36a est fixée au fondde la rainure 31.
Comme l’illustre la figure 10, le système 44 selon ce premier modede réalisation peut comporter des moyens d’interrogation 40 de ladite fibre36a, fixés sur le moyeu 26, qui sont configurés pour délivrer desinformations représentatives de ladite crique ou fissure. Le système 44comporte aussi des moyens d’émission sans fil 42, reliés auxdits moyensd’interrogation 40 qui sont configurés pour émettre un signal contenant lesinformations représentatives de ladite crique ou fissure. Le système 44comporte enfin des moyens 46 de réception du signal, distants dudit moyeu24. Ces moyens 46 peuvent être agencés dans l’aéronef, par exemple surla nacelle 46 de la turbomachine 10, mais ils pourraient aussi être agencésdans un poste de pilotage de l’aéronef, à disposition du pilote de l’aéronef.
Ces moyens 46 de réception du signal peuvent aussi ne pas fairepartie de l’aéronef, et être basés au sol.
Les moyens d’interrogation 40 et les premiers moyens d’émissionsans fil 42 peuvent être portés par la paroi du moyeu 26, comme cela a étéreprésenté à la figure 10. Il sera compris que, en variante (nonreprésentée), les moyens d’interrogation 40 et les moyens d’émission sansfil 42 pourraient être portés par la nacelle de la turbomachine, les moyensd'interrogation 40 étant agencés sur la nacelle 16 à proximité immédiate dela fibre optique 36, et visant ladite fibre 36a.
Conventionnellement, dans sa plus simple expression, la fibre 36apeut être passive, c'est-à-dire qu'elle transmet simplement la lumière émisepar une source lumineuse. Dans cette configuration, la fibre optique estassociée à des capteurs (non représentés) qui sont reliés à ladite fibre 36aet disposés à l’intérieur de la rainure 31, et qui sont susceptibles detransmettre des informations aux moyens d'interrogation par l'intermédiairede la fibre 36a. Cette configuration connue de l'état de la technique, mêmesi elle réduit le nombre de connexions aux différents capteurs, ne réduit pasle nombre de ces capteurs. Les capteurs optiques utilisés sont ditsextrinsèques car destinés uniquement à transmettre la lumière enprovenance et à destination de l'élément de détection le long de la fibreoptique.
Dans un des modes de réalisation préférés de l'invention, commereprésenté aux figures 7 et 10, la fibre optique 36a peut comprendre aumoins un réseau de Bragg formé dans un cœur de ladite fibre et constituantun capteur ponctuel, et elle peut de préférence comprendre une pluralité deréseaux de Bragg. La fibre 36a peut aussi constituer elle-même un capteurà fibre optique continûment réparti le long de ladite fibre lorsqu'elle estinterrogée par diffusion de Rayleigh, et/ou de Raman et/ou de Brillouin.
La fibre optique 36a constitue alors un capteur dit intrinsèque carelle constitue elle-même l’élément de détection. Elle est susceptible,lorsqu'elle est interrogée par les moyens d'interrogation 40, de transmettredes informations représentatives de ladite crique ou fissure se propageantdans la rainure 31.
Pour mémoire, une fibre optique comportant un réseau de Braggcomprend au moins capteur ponctuel à fibre optique constitué d'un réseaude Bragg formé dans un cœur de ladite fibre, ou un capteur à fibre optiquecontinûment réparti le long de ladite fibre et interrogeable par rétrodiffusionde Rayleigh, et/ou Raman et/ou Brillouin. Les informations représentativesde ladite crique ou fissure comprennent au moins une information représentative de l’existence de ladite crique et/ou fissure et uneinformation représentative de sa position.
Une fibre optique est constituée d'un fil de verre ou de matièreplastique très fin qui transmet la lumière. De l’intérieur vers l’extérieur, ellecomporte un cœur, une gaine et généralement un fourreau de protection.La lumière se propage dans le cœur et est réfléchie par la gaine afin delimiter les pertes d'intensité lumineuse. A cet effet, le cœur est configuréavec un indice de réfraction plus élevé que la gaine, permettant ainsi uneréflexion totale de la lumière dans la gaine. Selon l’utilisation, le fourreau deprotection extérieur peut assurer, quant à lui, la protection mécanique etchimique de la fibre.
Les capteurs optiques intrinsèques, et en particulier les capteursFBG (acronyme anglo-saxon de Fiber Bragg Grating ou réseau de Braggsur fibre) appartiennent à une technologie largement utilisée et connue del'état de la technique, mais qui n'a jusqu'ici pas été appliquée à un moyeude turbomachine. De tels capteurs optiques réfléchissent, parallèlement àleur axe, une radiation lumineuse dont la longueur d'onde varie avec lesvariations de température ou de contrainte mécanique.
Les capteurs FBG sont intégrés à la fibre optique et comportent decourtes sections de fibre qui sont photosensibles à une distributionpériodique de l'intensité lumineuse, ces sections étant obtenues parexposition locale de la fibre à des procédés holographiques ou à unmasque de phase. Au cours de la fabrication de la fibre, l'indice deréfraction de la fibre photosensible est modifié de façon permanente enfonction de l'intensité lumineuse à laquelle elle est soumise. La perturbationpériodique de l'indice de réfraction qui en résulte est appelée réseau deBragg sur fibre.
Un faisceau lumineux à large spectre envoyé dans une fibre vers unFBG voit les réflexions émises par chaque segment d'indice de réfractionalterné interférer de manière constructive uniquement pour une longueurd'onde particulière appelée longueur d'onde de Bragg. Ainsi, le FBG reflète une fréquence spécifique de lumière mais transmet toutes les autres, selonl’équation :
ou Ab représente la longueur d'onde de Bragg, n l'indice de réfractioneffectif du cœur de la fibre, et Λ le pas du réseau.
Comme la longueur d'onde de Bragg dépend, d'après l'équation quiprécède, du pas du réseau A, les FBG peuvent être fabriqués avec deslongueurs d'onde de Bragg variées, ce qui permet à différents FBG deréfléchir des longueurs d'onde de lumière uniques.
Un réseau de Bragg est sensible aux variations de contrainte et detempérature. En effet, ces variations affectent à la fois l'indice de réfractioneffectif n et le pas du réseau A du FBG, ce qui se traduit par un décalagede la longueur d'onde réfléchie, selon l'équation :
où ΔΑ est le décalage de la longueur d'onde et Ào la longueur d'ondeinitiale.
Comme on le voit, le premier terme de l’équation concernel'influence de la contrainte sur le décalage de la longueur d'onde ΔΑ, où peest le coefficient de contrainte-optique et ε est la contrainte subie par leréseau. Le second terme concerne l'influence de la température sur ledécalage de la longueur d'onde ΔΑ, où αΛ est le coefficient de dilatationthermique et an le coefficient thermo-optique. an décrit la variation del'indice de réfraction tandis que αΛ décrit la dilatation du réseau, ces deuxvaleurs étant toutes deux dues à la température.
Comme un FBG réagit aussi bien à la contrainte qu'à la température,les capteurs de contraintes FBG ne permettent pas de mesurerindépendamment la contrainte sans compenser les effets de la températuresur le FBG. A cet effet, on peut disposer un capteur de température FBG à
proximité thermique d'un capteur de contrainte FBG. On soustrait ledécalage de la longueur d'onde du capteur de température FBG audécalage de la longueur d'onde du capteur de contrainte FBG, ce quipermet de supprimer la seconde expression de l'équation précédente. Onen déduit une valeur de la contrainte. D'autres méthodes existent, comme la superposition de réseaux dedifférentes longueurs d’ondes, par exemple.
Les FBG peuvent aussi être configurés en réalisant un multiplexagepar répartition en longueur d'onde (WDM). On peut ainsi relier en cascadeplusieurs capteurs avec des longueurs d'onde de Bragg différentes pourune seule et même fibre et pour de longues distances. Le multiplexage parrépartition en longueur d'onde garantit à chaque capteur FBG sa gammede longueurs d'onde unique à l'intérieur du spectre lumineux.
Le nombre de capteurs FBG que l'on peut intégrer à l'intérieur d'uneseule et même fibre dépend de la gamme de longueurs d'onde defonctionnement de chaque capteur et de la gamme de longueurs d'ondetotale disponible du moyen d’interrogation. Comme les décalages delongueur d'onde dus à la contrainte sont généralement plus prononcés queceux dus à la température, les gammes de longueurs d'onde des capteursde contrainte FBG sont plus grandes que celles des capteurs detempérature FBG. Comme les moyens d’interrogation conventionnelsoffrent une gamme de mesure de 60 à 80 nm, tous les réseaux de fibresdes capteurs peuvent sensiblement comprendre entre un et 80 capteurs.
Avec des longueurs d'onde de capteurs FBG types de l'ordre dequelques nanomètres, les moyens d’interrogation à fibre optique sontcapables d'effectuer des mesures avec une résolution de quelquespicomètres ou moins.
Il existe plusieurs types de moyens d’interrogation aptes à interrogerles capteurs à fibre optique FBG.
On connaît en particulier les dispositifs à couplage de charges(CCD) et à un élément dispersif fixe, parfois appelés dispositifs à conversion de position de longueur d'onde. Ces dispositifs utilisent unesource à large bande qui illumine le ou les FBG. L'onde lumineuse réfléchieest transmise à travers un élément dispersif qui distribue les différentescomposantes de longueur d'onde de la réflexion vers différents endroits surun capteur CCD linéaire.
On peut également utiliser un laser Fabry-Perot accordable afin decréer un laser à balayage rapide et haute puissance, en remplacement dela source lumineuse à large bande traditionnellement faible. Un laseraccordable concentre l'énergie dans une bande étroite, garantissant ainsiune source lumineuse à haute intensité dotée d'un bon rapport signal/bruit.La puissance optique élevée générée par cette architecture permet decoupler une unique source lumineuse à plusieurs voies du réseau de fibres,ce qui permet de réduire la complexité des moyens d’interrogationmultivoies, et donc leur coût. Les moyens d’interrogation s'articulant autourde l'architecture des lasers accordables balaient une bande de lumière trèsétroite sur une gamme de longueurs d'onde tout en utilisant de manièresynchrone un photodétecteur afin de mesurer les réflexions du ou desFBG. Lorsque la longueur d'onde du laser accordable correspond à lalongueur d'onde de Bragg, le photodétecteur détecte une réponsecorrespondante. La longueur d'onde à laquelle cette réponse se produitcorrespond à la contrainte à laquelle est soumis le FBG, et peut notammentpermettre d'analyser la contrainte à laquelle est soumis le FBG lorsqu’ilrepose par exemple sur un matériau qui est traversé par une crique ou unefissure. L’utilisation de capteurs à fibre optique FBG pour la détection decriques et/ou de fissures dans un moyeu d’hélice permet de surmonter bonnombre des difficultés associées à la mesure électrique en ayant recours àla lumière plutôt qu'à l'électricité et aux fibres optiques plutôt qu'aux câblesen cuivre. Les capteurs à fibre optique et FBG sont non conducteurs,électriquement passifs et insensibles à toute interférenceélectromagnétique. L'interrogation par moyen d’interrogation avec un laser accordable haute puissance permet des mesures sur de longues distancesavec peu, voire aucune perte au niveau de l'intégrité du signal. De plus,contrairement aux systèmes de mesure électriques, chaque voie optiquepeut mesurer des dizaines de capteurs FBG, réduisant ainsiconsidérablement la taille, le poids et la complexité du système de mesure.
En variante, les déformations mécaniques du moyeu peuvent êtremesurées par de capteurs optiques uniformément répartis, c'est à dire unefibre optique monomode, selon le principe de la mesure par rétrodiffusionde Brillouin.
Un dispositif de mesure par rétrodiffusion de Brillouin comportegénéralement une fibre optique monomode qui est destinée à équiperl'installation à surveiller, et un système optique relié optiquement à la fibreoptique et adapté pour faire une mesure selon le principe de la mesureBrillouin afin de déterminer la déformation le long de la première fibreoptique.
Ainsi, lors de la mise en œuvre d'un tel dispositif de mesure, la fibreoptique 36a est disposée dans la rainure 31 du moyeu 26. Il est possible demesurer, le long de la fibre optique au moyen du système optique, unphénomène de rétrodiffusion Brillouin.
Les pics de rétrodiffusion Brillouin ainsi mesurés présentent undécalage en fréquence directement lié aux déformations exercées le longde la fibre optique 36a et à la température le long de cette même fibreoptique 36a. La relation qui relie le décalage Δν en fréquence d'un pic derétrodiffusion Brillouin, les déformations ε exercées et la température T lelong de la fibre optique est la suivante :
où CE représente le coefficient de calibrage en déformation, CTi lecoefficient de calibrage en température, et εο et TO respectivement unedéformation et une température de référence.
Un tel dispositif de mesure par rétrodiffusion de Brillouin permetdonc, pour une température le long de la fibre connue et un coefficient decalibrage CE connu de déterminer les variations de déformation le long dela fibre optique. De plus, un tel dispositif, par une mesure de temps de voldu signal, permet également de précisément localiser la mesure le long dela fibre. Il est bien entendu possible, de la même façon que pour le FBG decompenser les effets de la température par un dispositif de mesure Raman,qui ne mesure que la température, afin de n'en déduire que les effets de laseule déformation mécanique.
En variante, les déformations mécaniques du moyeu peuvent aussiêtre mesurées avec une telle fibre monomode selon le principe de lamesure par diffusion de Rayleigh, qui permet une mesure de la déformationet de la température, en la combinant avec une mesure par diffusion deRaman, qui permet une mesure de la seule température, pour en déduire lavaleur de la déformation.
Selon un deuxième mode de réalisation d’un système de détection44 de l'apparition de criques ou de fissures qui a été représenté à la figure11, celui-ci comporte un moyeu 24 du type décrit précédemment et desmoyens de contrôle par caméra 40 d'un motif 36b appliqué dans laditezone d'amorce de rupture 29, comme représenté à la figure 11. Le motif36b est plus particulièrement appliqué dans la rainure 31, comme l’illustrela figure 8. Les moyens 40 de contrôle par caméra sont distants du moyeu24 et fixes par rapport à la turbomachine, et ils sont à cet effet par exempleportés par un pylône 48 supportant la turbomachine. Les moyens 40 decontrôle par caméra sont configurés pour détecter une déformation du motif36b et pour délivrer en fonction de cette déformation un signal contenantdes informations représentatives de l’existence et de la position d'une crique ou fissure dans la zone d'amorce de rupture 29, cette crique oufissure étant signalée par la déformation du motif 36b.
Ce deuxième mode de réalisation du système de détection 44comporte aussi des moyens 46 de réception du signal, distants du moyeu24. Ces moyens 46 peuvent être agencés dans l’aéronef, par exemple surla nacelle 46 de la turbomachine 10 comme cela a été représenté à lafigure 11 qui les représente reliés au moyens 40 de contrôle par camérapar une liaison filaire 45. Ils pourraient aussi être agencés dans un poste depilotage de l’aéronef, à disposition du pilote de l’aéronef.
Ces moyens 46 de réception du signal pourraient aussi ne pas fairepartie de l’aéronef, et être basés au sol, et en ce cas ils seraient reliés auxmoyens 40 de contrôle par caméra par une liaison sans fil.
Selon une troisième mode de réalisation d’un système de détection44 de l'apparition de criques ou de fissures qui a été représenté à la figure12, celui-ci comporte un moyeu 24 du type décrit précédemment et aumoins un fil, et/ou un capteur piézoélectrique, et/ou une jauged’extensométrie 36c, parcouru(e) par un signal électrique et s’étendantsuivant ladite au moins une zone d'amorce de rupture, qui est configuré(e)pour détecter, par la variation du signal qui le ou la parcourt, sa rupture ouson élongation signalant l’apparition d'une crique ou d'une fissure sepropageant dans la zone d'amorce de rupture 29 jusqu’audit filpiézoélectrique ou capteur 36c.
Le principe de fonctionnement d’un capteur filaire est relativementsimple. La rupture du fil interrompt le signal qui le parcourt, ce signalpouvant être continu comme un simple courant électrique.
Un capteur piézoélectrique repose sur la déformation d’un cristal. Uncapteur piézoélectrique convenablement fixé sur une paroi, en cas dedéplacement, de la paroi, voit le signal qui le traverse effectuer un pic,caractéristique du mouvement de la paroi.
Enfin, une jauge d’extensométrie, ou jauge de déformation, reposesur le principe de la variation de sa résistance, variation qui peut être aisément détectée en mesurant le courant qui la traverse ou la tension àses bornes.
Comme l’illustre la figure 9 qui représente de manière schématiqueplus spécifiquement un fil ou une jauge d’extensométrie 36c, le fil ou lajauge d’extensométrie 36c s’étend par exemple transversalement dans larainure 31 de manière que l’ouverture de la crique ou de la fissure dans larainure 31 provoque l’écartement de ses bords, et par conséquentl’élongation de la jauge 36c ou la rupture du fil 36c.
Comme l’illustre la figure 12, le système 44 selon ce troisième modede réalisation comporte des moyens d’interrogation 40 dudit fil, et/ou duditcapteur piézoélectrique et/ou de ladite jauge d’extensométrie 36c fixés surle moyeu 26, qui sont configurés pour délivrer des informationsreprésentatives de ladite crique ou fissure. Le système 44 comporte aussides moyens d’émission sans fil 42, reliés auxdits moyens d’interrogation 40qui sont configurés pour émettre un signal contenant les informationsreprésentatives de ladite crique ou fissure Le système 44 comporte enfindes moyens 46 de réception du signal, distants dudit moyeu 24. Cesmoyens 46 peuvent être agencés dans l’aéronef, par exemple sur lanacelle 46 de la turbomachine 10, mais ils pourraient aussi être agencésdans un poste de pilotage de l’aéronef, à disposition du pilote de l’aéronef.
Ces moyens 46 de réception du signal peuvent aussi ne pas fairepartie de l’aéronef, et être basés au sol.
Indépendamment du caractère quantitatif de la détection, l'inventiona ceci de particulièrement avantageux qu'elle peut permet également unedétection sélective, en ce sens qu'elle peut être adressée sélectivement àdifférents types d'opérateurs, avec des niveaux d'appréciation de laformation des criques et/ou/ou fissures, chaque niveau correspondantrespectivement au type d'opérateur auquel il est dédié.
La figure 16 illustre un système de détection 44 comportant desmoyens de réception 46 basés au sol, dédiés à un technicien au sol, étant entendu qu’une configuration semblable trouverait à s’appliquer à desmoyens de réception 46 embarqués dédiés à un pilote de l’aéronef.
Ces moyens de réception 46 comportent au moins une base dedonnées 50 qui peut, de manière non limitative de l'invention, comporter aumoins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé de criticité desinformations de crique et/ou d’une fissure. Ce niveau est spécifiquementassocié à un technicien au sol 54, et des moyens d'alerte 51 sontconfigurés pour alerter ce technicien 54 en réponse au dépassement duditseuil d’alerte par les informations représentatives de la crique ou fissure.
Il sera compris que des moyens de réception 46 embarquéspourraient comporter au moins un seuil d’alerte différent associé à unniveau déterminé différent de criticité des informations de crique et/oud’une fissure, spécifiquement associé à un pilote de l’aéronef et en ce casdes moyens d'alerte spécifiques seraient configurés pour alerter le pilote dudépassement dudit seuil d’alerte par les informations représentatives de lacrique ou fissure.
Il sera compris que cette disposition n'est pas limitative et qu'unmême seuil d'alerte pourrait être aussi dédié au pilote et au technicien ausol 54.
Avantageusement, le seuil d'alerte dédié au technicien au sol 54permet de planifier des opérations de maintenance préventive ou curativealors même que l'aéronef est encore en vol. À cet effet, comme l'illustre la figure 16, les moyens de réception 46reçoivent le signal représentatif des informations de crique ou de fissuredans la zone d’amorce de rupture 29 par une liaison sans fil.
Les moyens de réception 46 sont donc configurés pour êtreaccessibles par un technicien au sol 54.
Avantageusement, comme l'illustre la figure 17, cette configurationspécifique permet de surveiller un aéronef équipé d'un tel système dedétection 44, et plus particulièrement sa turbomachine 10, selon unprocédé particulièrement avantageux.
Dans une étape préalable ET1 de ce procédé de surveillance, lesystème 44 procède à une vérification du réseau de fibres 36a, du motif36b, ou du fil ou capteur piézoélectrique 36c et du moyen d'interrogation oudes moyens 40 de contrôle par caméra afin de vérifier que les informationsrécoltées par le réseau de fibres 36a, le motif 36b, ou le fil ou capteurpiézoélectrique 36c correspondent bien à une absence totale de crique oufissure dans la rainure 31, et dans l'affirmative, le procédé aboutit à uneétape ET2 au cours de laquelle aucune alerte n'est émise.
Dans le cas contraire, la présence d'une ou plusieurs criques oufissures conduit à une réponse négative quant à la conformité du réseau defibres, ce qui conduit le procédé à une étape ET3 au cours de laquelle lesinformations collectées par les fibres 36a, le motif 36b, le fil ou capteurpiézoélectrique 36c et le moyen d'interrogation 40 ou les moyens 40 decontrôle par caméra sont traitées dans un algorithme de diagnostic pouraboutir dans une étape ET4 à un pronostic d'évolution de la défaillance.
Ce pronostic est alors comparé aux seuils détenus dans la base dedonnées 50 précédemment décrite et déclenche, en cas de franchissementd’un seuil d’alerte spécifiquement dédié au technicien au sol 54, l’émissiond'une alerte à l'intention du technicien au cours d’une étape ET5.
Puis, en réponse à la réception de cette alerte, le technicien au sol54 confirme ou infirme la présence de la crique et/ou de la fissure sur lemoyeu au cours d'une étape ET6 du procédé de surveillance. Sinécessaire, il initie alors une opération de maintenance du moyeu 24.
Avantageusement, le technicien au sol 54 peut avoir la possibilité decomparer la réparation effectuée au niveau d'alerte qui a été reçu au coursde l'étape ET5 afin de vérifier que celui-ci est bien en corrélation avec laréparation effectuée. On peut ainsi prévoir une étape ET7 au cours delaquelle le technicien au sol 54 effectue un retour de cette information dansla base de données 50 de manière à valider ou amender les seuilscontenus dans ladite base de données 50. Le technicien au sol 54, en cecas, met donc à jour ledit seuil d’alerte concerné dans la base de détection, en fonction de la pertinence de l’alerte reçue relativement à la crique et/oufissure effectivement constatée.
Ainsi, de par sa grande réactivité, le système 44 de détection decriques et/ou de fissures selon l'invention permet contribuer à garantir lasécurité en vol d'une turbomachine 10 équipée d'un moyeu 24 ; ce moyeu24 n’étant pas surdimensionné, et il permet également d'en programmer lamaintenance dès lors que celle-ci s'avère nécessaire. L'invention permet donc une optimisation des coûts de fabricationd'une turbomachine 10 équipée d'un tel système et permet également deréduire la masse de la turbomachine considérée.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Moyeu (24) d'hélice ou de soufflante non carénée (12, 14) deturbomachine, en particulier d'aéronef, comportant une paroi (26)sensiblement annulaire d'axe A et comprenant des moyens (28) demontage de pales (20, 22) de ladite hélice (12, 14) répartis angulairementde manière régulière autour dudit axe A et montés chacun dans despremières parties (25) dudit moyeu (24), caractérisé en ce qu’il comporte au moins une zone d'amorce derupture (29), agencée dans au moins une deuxième partie (27) dudit moyeu(24) configurée pour se rompre prioritairement à toute première partie encas de sollicitation exceptionnelle dudit moyeu.
  2. 2. Moyeu (24) selon la revendication précédente, caractérisé en ceque ladite au moins une zone d'amorce de rupture (29) comporte au moinsune rainure (31) débouchant dans une surface de la paroi du moyeu. 3. Moyeu (24) selon la revendication précédente, caractérisé en ceque ladite au moins une zone d'amorce de rupture (29) comporte deuxrainures (31) opposées suivant l'épaisseur (E) du moyeu qui débouchentrespectivement dans des surfaces interne (33a) et externe (33b) de la paroi(26) du moyeu (24). 4. Moyeu (24) selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce qu'il comporte une série de zones d'amorce de rupture(29) agencées entre les moyens (28) de montage des pales, chaque zone(29) d'amorce de rupture étant agencée à une distance déterminée (d1)desdits moyens de montage des pales et étant d'une longueur déterminée(11), lesdites distance (d1) et longueur (11) étant configurées pour que leszones d'amorce de rupture (29) soient hors des première parties (25) dumoyeu (24) recevant les moyens (28) de montage des pales. 5. Moyeu (24) selon la revendication précédente, caractérisé en ceque chaque zone (29) s'étend dans un plan (P) transversal à l'axe (A) du moyeu (24) et/ou sensiblement suivant un arc autour d'un moyen (28) demontage des pales.
  3. 6. Système de détection (44) de l'apparition de criques ou defissures sur un moyeu (24) selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une fibre optique (36a), s’étendant suivant ladite aumoins une zone d'amorce de rupture, qui est configurée pour détecterl’apparition d'une crique ou d'une fissure se propageant dans ladite zoned'amorce de rupture (29) jusqu’à ladite fibre (36a) ; - des moyens d’interrogation (40) de ladite fibre (36a) configuréspour délivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure ;
  4. 7. Système de détection (44) selon la revendications précédente,caractérisé en ce que ladite fibre optique (36a) comprend au moins uncapteur ponctuel à fibre optique constitué d'un réseau de Bragg formé dansun cœur de ladite fibre (36a), ou un capteur à fibre optique continûmentréparti le long de ladite fibre (36a) et interrogeable par ondes de Rayleigh,et/ou Raman et/ou Brillouin, et en ce que les informations représentativesde ladite crique ou fissure comprennent au moins une informationreprésentative de l’existence de ladite crique et/ou fissure et uneinformation représentative de sa position. 8. Système de détection (44) de l'apparition de criques ou defissures sur un moyeu (24) selon l'une des revendications 1 à 5, caractériséen ce qu'il comporte : - au moins un fil et/ou un capteur piézoélectrique et/ou une jauged’extensométrie (36c), parcouru(e) par un signal électrique et s’étendantsuivant ladite au moins une zone d'amorce de rupture (29), qui estconfiguré pour détecter, par la variation du signal qui le (la) parcourt, sarupture ou son élongation signalant l’apparition d'une crique ou d'unefissure se propageant dans ladite zone d'amorce de rupture (29) jusqu’auditfil, capteur piézoélectrique ou jauge d’extensométrie (36c) ; - des moyens d’interrogation (40) dudit fil et/ou capteurpiézoélectrique et/ou jauge d’extensométrie (36c), configurés pour délivrerdes informations représentatives de ladite crique ou fissure ;
  5. 9. Système de détection (44) selon l’un des revendications 6 à 8,caractérisé en ce qu’il comporte : - des moyens d’émission sans fil (42), reliés auxdits moyensd’interrogation (40), qui sont configurés pour émettre un signal contenantles informations représentatives de ladite crique ou fissure, et - des moyens (46) de réception dudit signal, distants dudit moyeu(24).
  6. 10. Système de détection (44) de l'apparition de criques ou defissures sur un moyeu (24) selon l'une des revendications 1 à 5, caractériséen ce qu'il comporte : - ledit moyeu (24) ; - des moyens de contrôle par caméra (40) d'un motif (36b) appliquédans ladite zone d'amorce de rupture (29), distants dudit moyeu (24) etfixes par rapport à la turbomachine, configurés pour détecter unedéformation dudit motif (36b) et pour délivrer en fonction de cettedéformation un signal contenant des informations représentatives del’existence et de la position d'une crique ou fissure dans ladite zoned'amorce de rupture (29) signalée par ladite déformation ; - des moyens (46) de réception dudit signal, distants dudit moyeu(24).
  7. 11. Système de détection (44) selon l'une des revendications 7 à 10,caractérisé en ce que les moyens de réception (46) comportent au moinsune base de données (50) comportant au moins un seuil d’alerte associé àun niveau déterminé des informations de crique et/ou d’une fissure , leditniveau étant spécifiquement associé à un opérateur dédié (54), et desmoyens d'alerte configurés pour alerter ledit opérateur dédié (54) enréponse au dépassement dudit seuil d’alerte par les informationsreprésentatives de ladite crique ou fissure.
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