FR3087266A1 - Dispositif de mesure de parametres d'un flux aerodynamique segmente, veine de turbomachine equipee d'un tel dispositif de mesure et turbomachine comprenant un tel dispositif ou une telle veine - Google Patents

Dispositif de mesure de parametres d'un flux aerodynamique segmente, veine de turbomachine equipee d'un tel dispositif de mesure et turbomachine comprenant un tel dispositif ou une telle veine Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure (1) d'au moins un paramètre d'un flux aérodynamique d'une turbomachine (50) destiné à s'étendre autour d'un axe longitudinal Z et à être baigné dans un flux aérodynamique de la turbomachine (50) et comprenant : un corps (2) s'étendant suivant un axe radial Z entre une extrémité radialement interne (4) et une extrémité radialement externe (5); et - des moyens de relevé d'informations (3) qui sont portés par le corps (2) et qui sont configurés de manière à relever des informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine (50). Selon l'invention, le corps (2) est formé de plusieurs segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) différents agencés bout-à-bout suivant l'axe radial Z, le segment de matériau (20, 2a, 20b, 20c) à proximité de l'extrémité radialement interne (4) ayant une masse volumique inférieure par rapport aux autres segments de matériaux.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE PARAMETRES D’UN FLUX AERODYNAMIQUE SEGMENTE, VEINE DE TURBOMACHINE EQUIPEE D’UN TEL DISPOSITIF DE MESURE ET TURBOMACHINE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF OU UNE TELLE VEINE
1. Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mesure de paramètres d’un flux aérodynamique, et en particulier d’un flux aérodynamique d’une turbomachine. Elle vise également une veine de turbomachine équipée d’un tel dispositif de mesure et une turbomachine comprenant un tel dispositif ou une telle veine.
2. Etat de la technique
Dans le cadre du développement des turbomachines, et en particulier de turbomachines pour aéronef, celles-ci subissent une pluralité de tests et d’essais permettant de vérifier et de valider d’une part, leur bon fonctionnement et d’autre part, leur capacité à maintenir leurs intégrités et leurs performances. La validation de ces tests et essais permet d’obtenir une certification autorisant leur mise en service. Il est en particulier réalisé lors de ces tests et essais des mesures de certains paramètres de flux aérodynamique, tels que la pression, la température et/ou l’accélération au moyen d’un dispositif de mesure.
Ce dispositif de mesure est connu généralement sous le nom de mesureur intrusif ou peigne de mesure. Il en existe différents types qui sont adaptés à mesurer un ou plusieurs paramètres du flux et qui sont généralement installés dans une ou plusieurs zone(s) précise(s) de la turbomachine où circule le flux aérodynamique à mesurer, telles que des zones d’une veine aérodynamique. Ces différentes zones sont communément appelées « plan de mesure ». En effet, le flux aérodynamique circulant dans une veine de la turbomachine présente des caractéristiques différentes dans diverses zones de la veine, par exemple au niveau de la zone centrale de celle-ci, le long des parois délimitant la veine, en amont d’aubes de stator, etc. Plusieurs dispositifs peuvent donc être nécessaires pour une cartographie complète des paramètres du flux dans la veine.
Un dispositif de mesure est fixé de manière générale sur une paroi de la turbomachine et comprend un corps allongé s’étendant à travers le flux aérodynamique. Le corps est équipé de moyens de relevé d’informations relatives aux paramètres du flux. Un tel dispositif est connu par exemple du document FR 2 952 713. Il est connu que les dispositifs de mesure de ce genre sont soumis à des phénomènes vibratoires du fait de leur caractère intrusif dans le flux aérodynamique. Ces phénomènes vibratoires ont pour origine la perturbation du flux du fait de l’intégration du dispositif de mesure dans le flux en amont ou en aval d’un disque de rotor suivant la circulation du flux dans la turbomachine. La perturbation du flux a pour conséquence un dysfonctionnement de la turbomachine et aussi un risque d’inviabilité des mesures. De même, des phénomènes aéro-élastiques font vibrer le dispositif de mesure à cause de l’agencement du corps en porte-à-faux dans le flux aérodynamique et de sa faible robustesse. Par ailleurs, les organes des turbomachines ne peuvent jamais être parfaitement équilibrés dynamiquement. Des balourds et les perturbations générés par la turbomachine risquent de correspondre à l’une des fréquences propres de résonnance du dispositif de mesure. Dans certains cas, le dispositif de mesure peut également subir un phénomène de flottement, c’est-à-dire se mettre à « claquer >> tel un drapeau au vent ce qui impacte les performances aérodynamiques. Dans le pire des cas, le dispositif de mesure est susceptible d’entrer en résonnance (le dispositif de mesure est incapable de dissiper l’énergie reçue) ce qui peut engendrer des fissures de celui-ci voire une casse totale et en conséquence peut induire des dommages importants à la turbomachine.
3. Objectif de l’invention
Le présent déposant s’est donc fixé notamment comme objectif de fournir un dispositif de mesure qui permette de réduire les phénomènes vibratoires pouvant affecter un dispositif de mesure tout en limitant des modifications importantes à sa structure.
4. Exposé de l’invention
On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’un flux aérodynamique d’une turbomachine destiné à s’étendre autour d’un axe longitudinal et à être baigné dans le flux aérodynamique de la turbomachine et comprenant :
- un corps s’étendant suivant un axe radial Z entre une extrémité radialement interne et une extrémité radialement externe; et des moyens de relevé d’informations qui sont portés par le corps et qui sont configurés de manière à relever des informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine, le corps étant formé de plusieurs segments de matériaux différents agencés bout-à-bout suivant l’axe radial Z, le segment de matériau à proximité de l’extrémité radialement interne ayant une masse inférieure par rapport aux autres segments de matériaux.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, un tel agencement permet d’une part, d’optimiser le comportement vibratoire du dispositif de mesure lorsque celui-ci est disposé dans le flux aérodynamique et d’autre part, de réduire la masse du corps en porte-à-faux dans le flux aérodynamique. Cela permet également d’augmenter la fréquence propre des modes en flexion tangentielle et en flexion axiale de l’ordre de 50% par rapport à un dispositif de mesure classique réalisé avec un seul matériau, ce qui permet de réduire la réponse vibratoire du dispositif de mesure notamment vers la partie la plus en porte-à-faux, soit vers l’extrémité radialement interne. Les fréquences en résonnance ne coïncident pas avec les fréquences de vibration dans la turbomachine. Le dispositif de mesure étant plus stable, nous obtenons des mesures de paramètres du flux qui sont plus fiables.
Le dispositif de mesure comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- les matériaux présentent chacun un rapport entre la raideur et la masse volumique qui sont sensiblement identiques.
- les matériaux présentent chacun un rapport entre le module d’Young et la masse volumique qui sont sensiblement identiques.
- les segments de matériaux présentent une masse volumique décroissante de l’extrémité radialement externe à l’extrémité radialement interne.
- le corps comprend trois segments de matériaux différents agencés radialement bout-à-bout.
- les segments de matériaux comprennent du métal et/ou du plastique.
- les segments de matériaux sont assemblés par des moyens de fixation tels que des goupilles.
- les segments de matériaux sont fixés ensemble bout-à-bout par brasage, soudage ou frettage.
- le dispositif de mesure comprend une semelle destinée à être fixée à la paroi d’une veine de la turbomachine, le corps étant destiné à s’étendre depuis la semelle à travers la paroi de la veine.
- le corps comprend un bord d’attaque et un bord de fuite opposés suivant l’axe longitudinal, les moyens de relevé d’informations étant agencés sur le bord d’attaque suivant l’axe radial.
L’invention concerne également une veine annulaire de turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal X et comprenant une paroi destinée à guider un flux aérodynamique et à porter un dispositif de mesure présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées, installé radialement dans le flux aérodynamique.
L’invention concerne encore une turbomachine à double flux comprenant au moins un dispositif de mesure présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées et une veine présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
5. Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine double flux à laquelle s’applique l’invention ;
La figure 2 illustre en perspective un dispositif de mesure selon l’invention avec un corps formé de plusieurs segments de matériaux différents ;
La figure 3 est une vue en coupe axiale d’une veine d’une turbomachine avec un dispositif de mesure selon l’invention monté dans sa paroi guidant un flux aérodynamique;
Les figures 4 et 5 représentent respectivement un dispositif de mesure selon l’invention subissant respectivement une déformation en flexion tangentielle et une déformation en flexion axiale ; et
La figure 6 représente en abscisse la cote du porte-à-faux et en ordonnée le taux de masse en porte-à-faux pour un dispositif de mesure classique et un dispositif de mesure selon l’invention.
6. Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 montre une vue en coupe axiale et partielle d’une turbomachine d’axe longitudinal X, en particulier une turbomachine 50 double flux selon l’invention. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de turbomachine.
Cette turbomachine 50 à double flux comprend de manière générale un compresseur de gaz 51 en amont duquel est montée une soufflante 52. Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont >> et « aval >> sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine, et ici suivant l’axe longitudinal X. De même, les termes « radial », « interne >> et « externe >> sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X. La turbomachine 50 comprend également en aval de l’ensemble de compresseur 51, une chambre de combustion 53 suivie d’un ensemble de turbine 54. La turbomachine 50 comprend une première veine annulaire, dite veine primaire 55 dans laquelle circule un flux aérodynamique primaire ou flux chaud et une deuxième veine annulaire, dite veine secondaire 56 dans laquelle circule un flux aérodynamique secondaire ou flux froid autour de la veine primaire 55. Le flux primaire traverse l’ensemble de compresseur 51, la chambre de combustion 53, et l’ensemble de turbine 54. Le flux secondaire circule autour d’un carter inter-veine 57 qui enveloppe l’ensemble de compresseur 51 (pouvant comprendre un compresseur haute pression et un compresseur basse pression), la chambre de combustion 53 et l’ensemble de turbine 54 (pouvant comprendre une turbine basse pression et une turbine haute pression). Les veines primaire et secondaire 55, 56 sont coaxiales. En particulier, la veine primaire 55 est délimitée radialement par un carter interne 58 annulaire et le carter inter-veine 57 annulaire. Quant à la veine secondaire 56, celle-ci est délimitée radialement par le carter inter-veine 57 et un carter externe 59 annulaire auquel est solidarisé un carter de soufflante 60. La turbomachine comprend en outre une tuyère d’éjection 61 annulaire, située en aval de l’ensemble de turbine 54, par laquelle sont éjectés le flux primaire et le flux secondaire à l’extérieur de la turbomachine, et en particulier dans l’atmosphère.
La turbomachine 50 comprend au moins un dispositif de mesure 1 de paramètres d’un flux aérodynamique qui est prévu pour mesurer un ou plusieurs paramètres du flux circulant dans la turbomachine de manière à établir une cartographie des pressions, des températures, des accélérations, et/ou de la composition dudit flux au voisinage du dispositif de mesure. Ces paramètres sont nécessaires pour obtenir la certification de la turbomachine avant sa commercialisation par exemple ou pour vérifier l’état de santé de la turbomachine. La mesure est dite intrusive car celle-ci est réalisée directement dans l’écoulement du flux. Le dispositif de mesure 1 est destiné à être installé sensiblement radialement dans une des veines primaire et secondaire 55, 56 de la turbomachine. Chaque veine 55, 56 est délimitée radialement par une paroi radialement externe 62 et une paroi radialement interne 63 par rapport à l’axe radial Z. Les parois radialement externe et interne 62, 63 sont annulaires et coaxiales.
En référence aux figures 2 et 3, le dispositif de mesure 1 comprend un corps 2 et des moyens de relevés d’informations 3 configurés pour relever des informations relatives à au moins un paramètre du flux s’écoulant dans la turbomachine. Le corps 2 porte les moyens de relevés d’informations 3 à travers le flux. Pour cela, le corps 2 s’étend suivant l’axe radial Z (dans un état installé du dispositif de mesure dans la turbomachine). En particulier, le corps 2 présente une longueur L libre en porte-à-faux déterminée entre une extrémité radialement interne 4 et une extrémité radialement externe 5 qui sont opposées suivant l’axe radial Z. Comme nous pouvons le voir également sur la figure 2, le corps 2 présente un bord d’attaque 6 et un bord de fuite 7 opposés suivant l’axe longitudinal X. Le bord d’attaque 6 et le bord de fuite 7 relient respectivement en amont et en aval deux faces latérales 9, 9’ opposées suivant un axe transversal T. L’axe transversal T est perpendiculaire aux axes longitudinal X et radial Z. Le terme « transversal >> est donc défini par rapport à cet axe transversal T. De manière plus précise, le corps 2 présente une épaisseur sensiblement décroissante du bord d’attaque 6 au bord de fuite 7 (de sorte à présenter par exemple un profil de type NACA dont les initiales signifient en anglais « National Advisory Committee for Aeronautics >> pour Comité Consultatif National pour l'Aéronautique). Les faces latérales 9, 9’ opposées se rejoignent ainsi en une arête au niveau du bord de fuite 7. Une telle forme profilée du corps 2 permet de réduire les pertes aérodynamiques introduites dans le flux lorsque le dispositif de mesure 1 est installé dans une des veines 55, 56 de la turbomachine 50. Dans un état installé du dispositif de mesure 1, le bord d’attaque 6 est en amont du bord de fuite 7 par rapport à la direction du flux aérodynamique. Bien entendu, le corps 2 peut présenter une section transversale différente qui soit aérodynamique et qui ne perturbe pas ou très peu le flux telle qu’une section de forme oblongue.
Le dispositif de mesure 1 comprend une semelle 10 permettant la fixation du dispositif de mesure 1 dans la turbomachine 50 et de supporter le corps 2 qui s’étend à travers le flux aérodynamique. Plus précisément, la semelle 10 comprend une paroi s’étendant suivant un plan sensiblement perpendiculaire à l’axe radial Z. Le corps 2 s’étend radialement depuis la semelle 10. En situation d’installation telle que représentée sur la figure 3, cette dernière est destinée à reposer sur une surface radialement externe 62a de la paroi radialement externe 62 de la veine 55, 56 ou par exemple sur une bordure radialement externe d’un bossage (non représenté). Pour fixer la semelle 10, cette dernière comprend des orifices de passage 11 traversant la paroi de celle-ci de part et d’autre suivant l’axe radial Z. Les orifices de passage 11 reçoivent des organes de fixation 12 destinés à solidariser la semelle 10 à la paroi radialement externe 62 de la veine 55,56 de sorte à créer une liaison encastrement. La paroi radialement externe 62 (ou le bossage) comprend également des trous borgnes (non représentés) qui sont alignés, une fois la semelle 10 installée, avec les orifices de passage 11. Les organes de fixation 12 sont également engagés dans les trous borgnes. Les organes de fixation 12 comprennent des vis, boulons ou autres éléments similaires permettant de monter et démonter aisément le dispositif de mesure 1. La semelle 10 présente une forme sensiblement parallélépipédique, circulaire ou rectangulaire.
La figure 3 illustre le dispositif de mesure 1 qui est fixé sur la paroi radialement externe 62 de la veine de turbomachine. La paroi radialement externe 62 est traversée radialement par le corps 2 du dispositif de mesure 1. A cet effet, la paroi radialement externe 62 comprend une ouverture traversante 64 qui traverse l’épaisseur de celle-ci de part et d’autre suivant l’axe radial Z. L’ouverture traversante 64 débouche dans la veine 55, 56. Cette ouverture traversante 64 permet le passage du corps 2. La semelle 10 repose à l’extérieur de la veine 55, 56 tandis que le corps 2 (avec les moyens de relevés d’informations 3) s’étend dans la veine 55, 56. L’ouverture traversante 64 permet un positionnement précis du dispositif de mesure 1 dans la paroi radialement externe 62. A cet effet, l’ouverture traversante 64 présente une section correspondant sensiblement à celle du corps 3 du dispositif de mesure 1. L’ouverture traversante 64 peut présenter une autre forme que celle du corps 3 à condition que ce dernier puisse coopérer avec ou s’insérer de façon étanche dans l’ouverture traversante 64. De manière avantageuse, mais non limitativement, le dispositif de mesure 1 comprend une embase 13 qui est destinée à être agencée dans l’épaisseur de la paroi radialement externe 62 de manière à permettre un positionnement précis du dispositif de mesure 1 dans la paroi radialement externe 62 et à maintenir le corps 2 à travers le flux. L’embase 13 est disposée radialement entre la semelle 10 et le reste du corps 2 en porte-à-faux dans le flux aérodynamique. Dans le présent exemple, l’embase 13 présente une section transversale de forme oblongue. Cette forme peut être, bien entendu, rectangulaire, circulaire ou autre.
Les moyens de relevé d’informations 3 sont agencés au niveau du bord d’attaque 6 du corps 2. Ceux-ci sont également disposés et répartis régulièrement le long du bord d’attaque, soit suivant l’axe radial Z. Les moyens de relevé d’informations 3 peuvent mesurer des informations relatives à la pression, la température et/ou l’accélération du flux. Les moyens de relevé d’informations 3 sont reliés à des moyens d’acheminement (non représentés) des informations relevées par les moyens de relevé d’informations 3. Ces moyens d’acheminement sont reliés également à un système de traitement d’information 66 de la turbomachine 50 tel qu’illustré schématiquement sur la figure 1. Dans le présent exemple, les moyens de relevé d’informations 3 comprennent des canaux cylindriques qui s’étendent chacun dans la paroi du corps suivant l’axe longitudinal X. Chaque canal débouche d’une part sur une surface externe du bord d’attaque 6 par un orifice d’entrée 15 qui est exposé au flux aérodynamique pour en prélever un échantillon. Nous pouvons voir sur la figure 2 six orifices d’entrée 11 sur le bord d’attaque 6. D’autre part, chaque canal débouche dans une cavité longitudinale (non représentée) formée à l’intérieur du corps 2. La cavité longitudinale s’étend le long du corps 2 et débouche à l’extérieur du dispositif de mesure 1 par une lumière 16 définie dans une surface radialement externe 17 de la semelle 10. Les moyens d’acheminement cheminent en partie dans le corps 2 et s’étendent vers l’extérieur du dispositif de mesure 1. Chaque canal est relié à un câble des moyens d’acheminement. Les câbles sont retenus dans la cavité longitudinale. A titre d’exemple des thermocouples et/ou des sondes de Khiel peuvent être installés dans les canaux ou au niveau des orifices d’entrée 15.
Sur la figure 2, le corps 2 est formé de plusieurs segments de matériaux différents 20. Ces segments de matériaux 20 sont configurés de manière à optimiser le comportement vibratoire du dispositif de mesure lorsque celui-ci est disposé dans le flux aérodynamique. En particulier, ces segments de matériaux sont agencés de manière à réduire la masse du dispositif de mesure (en particulier, celui du corps 2) en porte-à-faux. Plus précisément, les segments de matériaux 20 sont agencés suivant l’axe radial Z. Ceux-ci sont alignés suivant l’axe radial et disposés côte-à-côte ou encore bout-à-bout. Chaque segment présente une face de contact définie sensiblement dans un plan (parallèle au plan XT), perpendiculaire à l’axe radial Z. Par ailleurs, chaque segment comprend une portion de cavité interne de sorte à reformer la cavité longitudinale du corps 2. Les segments de matériaux sont définis chacun par une raideur, cette raideur étant une fonction croissante du module d’Young et du moment quadratique. En outre, la raideur est une fonction décroissante de la masse volumique, la masse volumique définissant la masse du dispositif de mesure. Les modules d’Young sont donc propres à chaque matériau de même que les masses volumiques. Toutefois, les matériaux présentent chacun un rapport entre la raideur et la masse volumique qui sont sensiblement identique. Dans la présente invention, l’expression « sensiblement identique >> s’entend à 10% près. En particulier, les matériaux présentent chacun un rapport entre le module d’Young et la masse volumique qui sont sensiblement identiques. En d’autres termes, les rapports des segments 20 sont constants entre l’extrémité radialement interne 4 et l’extrémité radialement externe 5 du corps 2.
Les matériaux peuvent être un métal et/ou un plastique. Préférentiellement, le plastique est un plastique rigide. Nous entendons dans la présente invention, par plastique rigide, un plastique ayant un module d’Young supérieur ou égale à 30000 Mpa.
Dans le cadre de cet exemple, la masse volumique de chaque segment de matériau 20 est différente. Plus précisément encore, la masse volumique des différents segments de matériaux est décroissante de l’extrémité radialement externe 5 à l’extrémité radialement interne 4, suivant l’axe radial Z.
Sur les figures 2 et 3, nous pouvons apercevoir que le bord d’attaque 6 s’étend sensiblement (plus ou moins 5° près) de l’axe radial Z. A l’inverse, le bord de fuite 7 présente une inclinaison par rapport au bord d’attaque 6 (à l’axe radial Z). Cette inclinaison est de l’ordre de 20° par rapport à l’axe radial Z. De la sorte, la largeur du corps 2 en porte-à-faux mesurée entre le bord d’attaque 6 et le bord de fuite 7 est décroissante de l’extrémité radialement externe 5 à l’extrémité radialement interne 4, suivant l’axe radial Z. Le corps présente alors une forme sensiblement triangulaire. Nous comprenons qu’une telle configuration permet d’obtenir une masse du dispositif de mesure minimale dans les zones de déformation les plus importantes. En effet, comme cela est visible sur les figures 4 et 5, un dispositif de mesure 1 subit des déformations en flexion suivant l’axe transversal (flexion tangentielle) et des déformations en flexion suivant l’axe longitudinal (flexion axiale). La flexion tangentielle est déterminée par une fréquence propre du dispositif de mesure (mode propre 1 F) tandis que la flexion axiale est déterminée par une fréquence propre du dispositif de mesure (mode propre 1 E).
Dans le présent mode de réalisation tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, le corps 2 présente trois segments, soit un premier segment 20a, un deuxième segment 20b, et un troisième segment 20c. Le premier segment 20a est réalisé dans un acier inoxydable. Le module d’Young de ce premier matériau est de 210000 Mpa. La masse volumique du premier matériau est de 8260 kg/m3. Ainsi, le rapport entre le module d’Young et la masse volumique du premier matériau (acier inoxydable) est de 25,4. Le deuxième segment 20b est réalisé dans un alliage d’aluminium. Le module d’Young de ce deuxième matériau est de 67000 Mpa. La masse volumique du deuxième matériau est de 2710 kg/m3. Ainsi, le rapport entre le module d’Young et la masse volumique du deuxième matériau (alliage d’aluminium) est de 24,7. Le troisième segment 20c est réalisé dans un plastique, ici un plastique rigide tel que le chlorure de polyvinyl (PVC). Le module d’Young de ce troisième matériau est de 30000 Mpa. La masse volumique du troisième matériau est de 1350 kg/m3. Ainsi, le rapport entre le module d’Young et la masse volumique du troisième matériau (PVC) est de 22,2. La masse volumique du matériau du troisième segment 20c est inférieure à celle du matériau du deuxième segment. De même, la masse volumique du matériau du deuxième segment 20b est inférieure à celle du matériau du premier segment 20a. La masse du segment de matériau plastique rigide est minimale vers l’extrémité radialement interne 4. Le module d’Young du troisième segment est également inférieur et minimal par rapport aux deux autres segments de matériaux.
La figure 6 compare, pour une même géométrie de dispositif de mesure donnée, un taux de masse en porte-à-faux (en ordonnée) par rapport à une cote du porte à faux (en abscisse) entre un dispositif de mesure classique 1A réalisé avec un seul matériau et un dispositif de mesure 1 selon l’invention réalisé avec plusieurs matériaux (polymatériaux) (cf. figure 3 de l’exemple représenté). La cote du porte à faux représente les différentes portions ou segments du dispositif de mesure suivant l’axe radial Z. Nous voyons ainsi que la masse du dispositif de mesure (le corps 2 en poly-matériaux) est plus importante du côté de la liaison encastrement, soit au niveau du premier segment 20a. De même, comme nous l’avons déjà évoqué, la masse du dispositif est minimale au niveau de l’extrémité radialement interne 4 du corps 2. La segmentation du corps 2 proposée permet d’augmenter la fréquence propre des modes 1F et 1E de l’ordre de 50% par rapport à un dispositif de mesure mono-matériau. La réponse vibratoire du dispositif de mesure est ainsi réduite. En particulier, chaque segment de matériau permet de minimiser la réponse vibratoire de l’ensemble du corps et notamment vers l’extrémité radialement interne qui est la plus en porte-à-faux.
L’invention permet également de réduire le caractère intrusif du dispositif de mesure polymatériaux dans le flux suivant un même critère de marge de sécurité par rapport aux sources d’excitation vibratoire des turbomachine. De même, comme nous l’avons évoqué, en diminuant la masse volumique du dispositif de mesure vers son extrémité radialement interne, les fréquences vibratoires sont repoussées.
Suivant un exemple de réalisation du dispositif de mesure, les différents segments de matériaux sont fixés ensemble par un brasage ou un soudage. Le brasage ou le soudage est bien entendu adapté au couple de matériaux.
Suivant une alternative, les segments de matériaux sont fixés ensemble par frettage.
Le frettage, ou encore le brasage ou soudage, peut être combiné avec des moyens de fixation. Dans ce cas, le deuxième segment 20b de matériaux comprend vers chacune de ses extrémités opposées un noyau s’étendant radialement depuis une face de contact. Les noyaux présentent chacun une section similaire mais inférieure à celle du deuxième segment de matériaux 20b. Les noyaux portent des ouvertures qui traversent la paroi des noyaux suivant l’axe transversal T. Les premier et troisième segments 20a, 20c comprennent également des orifices formés dans leur paroi et qui les traverse sensiblement suivant l’axe transversal. Les orifices sont localisés vers une extrémité radialement interne du premier segment 20a de matériau et vers une extrémité radialement externe du troisième segment 20c de matériaux. Ces orifices débouchent dans la cavité longitudinale. Des goupilles 19 sont installées respectivement dans les orifices et ouvertures complémentaires du troisième segment et ceux du deuxième segment. De même, des goupilles sont installées dans des ouvertures et orifices complémentaires du premier segment et ceux du deuxième segment.
De manière encore plus générale, le dispositif de mesure peut comprendre plusieurs parties qui sont reliées entre elles par des goupilles.
Les goupilles présentent dans cet exemple une section rectangulaire. Celles-ci peuvent bien entendu être cylindrique et présenter une section circulaire. Les goupilles sont avantageusement en un matériau métallique. Les goupilles peuvent être cannelées avec des rainures longitudinales provoquant un gonflement du matériau par refoulement. Au montage, les cannelures se déforment de manière élastique et assure le montage adhérent sans jeu. Celles-ci peuvent être encore filetées.
La position des goupilles peut être choisie de manière à améliorer le comportement vibratoire du dispositif de mesure 1 lorsque celui-ci est disposé dans la veine de la turbomachine, et ce pour l’ensemble des régimes de la turbomachine envisagé (régime ralenti, régime de croisière, etc). En particulier, leur position permet de jouer sur la longueur libre en porte-à-faux et la masse en porte-à-faux. La position des goupilles est également choisie de manière que les fréquences propres de l’ensemble constitué par le dispositif de mesure ne coïncident pas avec les fréquences vibratoires induites par le flux de la veine de la turbomachine.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de mesure (1) d’au moins un paramètre d’un flux aérodynamique d’une turbomachine (50) destiné à s’étendre autour d’un axe longitudinal Z et à être baigné dans un flux aérodynamique de la turbomachine (50) et comprenant :
    - un corps (2) s’étendant suivant un axe radial Z entre une extrémité radialement interne (4) et une extrémité radialement externe (5); et
    - des moyens de relevé d’informations (3) qui sont portés par le corps (2) et qui sont configurés de manière à relever des informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine (50), caractérisé en ce que le corps (2) est formé de plusieurs segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) différents agencés bout-à-bout suivant l’axe radial Z, le segment de matériau (20, 2a, 20b, 20c) à proximité de l’extrémité radialement interne (4) ayant une masse volumique inférieure par rapport aux autres segments de matériaux.
  2. 2. Dispositif de mesure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les matériaux présentent chacun un rapport entre la raideur et la masse volumique qui sont sensiblement identiques.
  3. 3. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matériaux présentent chacun un rapport entre le module d’Young et la masse volumique qui sont sensiblement identiques
  4. 4. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) présentent une masse volumique décroissante de l’extrémité radialement externe à l’extrémité radiale interne.
  5. 5. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2) comprend trois segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) différents agencés radialement bout-à-bout.
  6. 6. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) comprennent du métal et/ou du plastique.
  7. 7. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) sont assemblés par des moyens de fixation tels que des goupilles.
  8. 8. Dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les segments de matériaux (20, 2a, 20b, 20c) sont fixés ensemble bout-à-bout par brasage, soudage ou frettage.
  9. 9. Veine (55, 56) annulaire de turbomachine (50) s’étendant autour d’un axe longitudinal X et comprenant une paroi radialement externe (62) destinée à guider un flux aérodynamique et à porter un dispositif de mesure (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes installé radialement dans le flux aérodynamique.
  10. 10. Turbomachine comprenant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 ou une veine (55, 56) selon la revendication précédente.
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