FR3117156A1 - Aube pour soufflante de turbomachine d’aéronef comportant un moyen de transmission d’une pluralité de données à distance - Google Patents
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Abstract
Cette aube (9, 10) pour soufflante (4) de turbomachine (3) d’aéronef, réalisée en matériau composite, comprend un moyen de transmission configuré pour transmettre à distance (14) une pluralité de données, le moyen de transmission (14) étant localisé dans le matériau composite. Figure pour l’abrégé : Fig 2
Description
L’invention concerne les turbomachines pour aéronef, et se rapporte plus particulièrement aux soufflantes de telles turbomachines.
L’invention concerne également une turbomachine comportant une telle soufflante et un aéronef équipé d’une telle turbomachine.
Etat de la technique antérieure
Un aéronef comprend généralement un groupe motopropulseur formé par une pluralité de turbomachines destinée à fournir la poussée nécessaire à une mise en mouvement de l’aéronef.
A cet effet, chaque turbomachine est logée dans une nacelle et comprend des équipements localisés à l’extérieur d’un canal d’air du groupe motopropulseur, des compresseurs, des chambres de combustion, des turbines ainsi qu’une soufflante positionnée en amont d’une entrée d’air de la turbomachine et localisée dans le flux d’air.
Une telle soufflante comporte une pluralité d’aubes principales aptes à séparer le flux d’air entrant dans la turbomachine en un flux primaire et un flux secondaire, ce qui permet d’assurer la compression initiale du flux d’air.
Le flux d’air primaire traverse la turbomachine en passant par divers équipements, tels que les compresseurs, les chambres de combustion et les turbines alors que le flux d’air secondaire contourne les divers équipements, tels que les compresseurs, les chambres de combustion et les turbines de la turbomachine.
Le flux d’air secondaire est alors redressé par des aubes directrices (« Outlet Guide Vane » en anglais) disposées sur la surface interne de la soufflante.
Afin de satisfaire aux exigences aéronautiques en matière de sécurité, il est nécessaire d’effectuer une maintenance périodique des différents composants du groupe motopropulseur, notamment de la turbomachine.
A cet effet, connaître l’identifiant d’un composant du groupe motopropulseur, notamment de la turbomachine permet de vérifier sa compatibilité avec d’autres pièces de rechange lors d’une maintenance ou d’une réparation.
A titre d’exemple, l’identifiant d’une aube, que ce soit une aube principale ou une aube directrice, est généralement localisé au niveau de son pied d’attache ou sur son bord de fuite.
La lecture de l’identifiant d’une aube nécessite donc l’ouverture de la nacelle puis le démontage d’une pluralité de composants de la turbomachine, notamment le cône, la virole et les plateformes de la soufflante.
Ces manœuvres durent généralement plus d’une heure et requièrent l’intervention d’opérateurs ainsi que l’utilisation d’un matériel adéquat.
La vérification de l’identifiant de l’aube se révèle donc particulièrement longue et fastidieuse.
De plus, comme l’opérateur note manuellement l’identifiant de l’aube, l’opérateur est susceptible de commettre des erreurs de saisie ou de retranscription.
Une solution consiste en une implémentation d’un moyen de transmission sous la forme d’une radio-étiquette sur la surface externe de l’aube.
Une telle radio-étiquette comprend des moyens de stockage d’une pluralité de données et est configurée pour envoyer à distance lesdites données sans pour autant démonter la nacelle.
Toutefois, comme la radio-étiquette est en contact avec l’air, elle est susceptible de se décoller ou de s’user plus rapidement lors de son exploitation.
Le but de l’invention est donc de pouvoir accéder à l’identifiant d’une aube sans que l’opérateur n’ait à réaliser des opérations de démontage et de remontage de la nacelle et des composants de la turbomachine tout en préservant l’intégrité du moyen de transmission à distance.
Au vu de ce qui précède, l’invention se propose de pallier les contraintes précitées et a donc pour objet une aube pour soufflante de turbomachine d’aéronef, réalisée en matériau composite.
Selon l’invention, l’aube comprend un moyen de transmission configuré pour transmettre à distance une pluralité de données, ledit moyen de transmission étant localisé dans le matériau composite.
L’utilisation d’un moyen de transmission, également dénommé moyen de transmission sans fil, configuré pour transférer la pluralité desdites données, permet d’obtenir à distance une pluralité de données lisibles de l’aube sans pour autant démonter la nacelle.
Le moyen de transmission est situé à l’intérieur de l’aube. Ainsi, le risque que ledit moyen de transmission ne se décolle est nul et cela permet de conserver le profil aérodynamique initial de l’aube.
Avantageusement, le matériau composite comprend un premier tissu électriquement conducteur et un deuxième tissu isolant, le deuxième tissu étant disposé en surface du premier tissu et ledit le moyen de transmission étant positionné sur le deuxième tissu.
Pour ne pas perturber la transmission à distance des données, il est avantageux de positionner le moyen de transmission sur une surface comprenant des fibres longitudinales et/ou transversale électriquement non conductrices.
A cet effet, il est proposé de déposer, en surface du premier tissu comprenant des fibres longitudinales et/ou transversales électriquement conductrices, le deuxième tissu électriquement non conducteur.
Ainsi, la dissipation thermique induite par les fibres électriquement conductrices du premier tissu s’en trouve réduite et la distance de propagation desdites données augmentée.
De préférence, le deuxième tissu a une épaisseur inférieure ou égale à 3 mm.
Préférentiellement, le moyen de transmission a une épaisseur inférieure à 1 mm.
Avantageusement, le moyen de transmission est de type radio-étiquette configurée pour émettre des ondes électromagnétiques ultra haute fréquence.
Par « ultra haute fréquence » on entend une bande de spectre radioélectrique comprise entre 860 MHz et 930 MHz.
Bien entendu, il est possible d’utiliser une radio-étiquette configurée pour fonctionner sur l’ensemble des fréquences du spectre radioélectrique, notamment sur les bandes de fréquences électromagnétiques normalisées pour les étiquettes RFID.
Dans ce cas, les bandes du spectre radioélectrique HF (Haute Fréquence) et UHF (Ultra Haute Fréquence) sont privilégiées.
Les exemples suivants sont applicables : en LF (Basses Fréquences) : 120-150 kHz, en HF : 13,56 MHz, en UHF : 433 MHz, 865-868 MHz et 902-928 MHz, en SHF (Supra Haute Fréquence) : 245-5800 MHz et en ULB (Ultra Large Bande) : 3,1 – 10 GHz.
Avantageusement, le matériau composite est à matrice organique.
L’invention a également pour objet une soufflante pour turbomachine d’aéronef, comprenant au moins une aube telles que définies ci-dessus.
L’invention a encore pour objet une turbomachine pour aéronef, comprenant une soufflante telle que définie ci-dessus et/ou au moins une aube telle que définie ci-dessus.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant une turbomachine, une soufflante et/ou au moins une aube telles que définies ci-dessus.
L’invention a en outre pour objet un procédé d’intégration d’un moyen de transmission configuré pour transmettre à distance une pluralité de données dans un moule.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- une étape de dépôt dans le moule d’un premier tissu électriquement conducteur ;
- une étape de dépôt d’un deuxième tissu isolant en surface du premier tissu ;
- une étape de positionnement du moyen de transmission dans le moule, en surface du deuxième tissu et,
- une étape d’injection d’une résine dans le moule de sorte que la résine organique puisse protéger le moyen de transmission de l’environnement extérieur.
La résine, par exemple organique, a en outre pour effet de maintenir le moyen de transmission en position.
L’invention a encore pour objet un procédé d’acquisition à distance d’une pluralité de données aptes à être envoyées par un moyen de transmission disposé à l’intérieur d’une aube telle que définie ci-dessus.
Le procédé comprend :
- une étape de positionnement d’un moyen d’acquisition à une distance prédéterminée du moyen de transmission ;
- une étape d’émission à distance d’une requête de lecture par le moyen d’acquisition au moyen de transmission et,
- une étape de transfert à distance de la pluralité de données par le moyen de transmission vers le moyen d’acquisition.
On entend par « moyen d’acquisition » tout dispositif apte à réceptionner des données sans fil.
Par exemple, lorsque le moyen de transmission est de type radio-étiquette, le moyen d’acquisition peut être un lecteur RFID (« Radio Frequency Identification » en anglais) apte à émettre des radiofréquences destinées à solliciter le moyen de transmission.
L’invention sera mieux comprise et d’autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles :
La est une représentation schématique d’une nacelle 2 d’une turbomachine 3 pour aéronef selon l’état de la technique, sur laquelle est représenté un ensemble propulsif 1 comprenant la nacelle 2 généralement de structure tubulaire qui s’étend selon un axe longitudinal X.
L’ensemble propulsif 1 comprend en outre la turbomachine 3 de type double flux (également dénommée « turbofans » en anglais), apte à générer par l’intermédiaire d’une soufflante 4 en rotation un flux d’air primaire et un flux d’air secondaire.
Plus précisément, le flux d’air primaire traverse une partie chaude de la turbomachine 3 en passant notamment par divers équipements, tels que des compresseurs, des chambres de combustion et des turbines.
Le flux d’air secondaire circule à l’extérieur de la turbomachine 3 à travers une veine annulaire 5 formée entre des parois de la nacelle 2.
Le flux primaire et le flux secondaire se rejoignent ensuite pour être éjectés de la turbomachine 3 par une tuyère d’éjection 6 située en aval de la nacelle 2, en considérant une circulation du flux d’air le long de l’axe longitudinal X.
A cet effet, la tuyère d’éjection 6 comprend une tuyère primaire 61 apte à éjecter le flux primaire ainsi qu’une tuyère secondaire 62 apte à éjecter le flux secondaire pour générer une poussée supplémentaire.
Pour garantir la compression de l’air, la soufflante 4 comprend une pluralité d’aubes dites principales 9, chacune s’étendant selon un axe radial R par rapport à l’axe longitudinal X.
La soufflante 4 comporte en outre une pluralité d’aubes directrices 10 disposées sur la surface interne de la soufflante 4, destinées à redresser le flux d’air secondaire.
De plus, selon l’exemple de la réalisation présenté dans la , la soufflante 4 est logée dans un carter 11, le carter comporte une périphérie interne 13 et peut être réalisé dans un matériau composite électriquement conducteur.
Le carter 11 permet de protéger ainsi la soufflante 4 contre diverses agressions environnementales.
Plus particulièrement, le carter 11 est pourvu d’un revêtement, notamment un revêtement diélectrique, avantageusement un revêtement diélectrique abradable sur au moins une partie de la périphérie interne 13, spécifiquement sur l’ensemble de la périphérie interne 13 afin de préserver d’éventuelles déformations de tout élément mobile à l’intérieur du carter 11.
La soufflante 4 comprend en outre un disque 7, en particulier solidaire en rotation d’un arbre de compresseur ainsi qu’un cône d’entrée 12 monté en amont du disque 7.
Plus particulièrement, le disque 7 comprend une pluralité de logements 8, répartis à sa périphérie, dans lesquels sont respectivement montés les aubes principales 9.
Avantageusement, les aubes directrices 10 sont disposées en surface de la périphérie interne 13 du carter 11.
Pour satisfaire aux exigences aéronautiques en matière de sécurité et de performances, la soufflante 4 est révisée périodiquement.
Il est ainsi avantageux de connaître un identifiant des aubes principales 9 et des aubes directrices 10 notamment pour vérifier leur compatibilité avec des pièces de rechange lors d’une maintenance et/ou d’une réparation par exemple.
L’aube qu’elle soit principale 9 ou directrice 10 est désignée par « aube » dans la suite de la description.
Comme l’identifiant de l’aube est généralement disposé sur son pied d’attache ou sur son bord de fuite, il est nécessaire de démonter la nacelle 2 ainsi qu’une pluralité de composants de la turbomachine 3 pour accéder à l’identifiant.
Pour lire l’identifiant de l’aube sans pour autant effectuer ces manœuvres, l’aube comprend un moyen de transmission 14 configuré pour transmettre à distance, autrement dit sans fil, une pluralité de données relatives à l’aube.
Plus précisément, le moyen de transmission 14 est disposé à l’intérieur de l’aube, ce qui lui évite de se décoller de celle-ci. De plus, cela évite que le moyen de transmission 14 soit falsifié.
Une telle aube est réalisée dans un matériau composite à matrice organique et comprend notamment, tel qu’illustré dans la , un premier tissu 15.
Ledit premier tissu 15 comporte une pluralité de fibres longitudinales, avantageusement des fibres longitudinales et/ou transversales électriquement conductrices.
Pour ne modifier le champ électrique à proximité de l’antenne radio de l’étiquette RFID, l’aube comprend en outre un deuxième tissu 16, ledit deuxième tissu 16 étant avantageusement électriquement non conducteur et disposé sur une surface délimitée 17 du premier tissu 15.
Le deuxième tissu 16 peut être sec ou préimprégné de fibres longitudinales et/ou transversales électriquement non conductrices telles que des fibres de verre ou tout autre matériau thermoplastique non conducteur.
Par ailleurs, son armure de tissage peut être sous la forme d’un sergé ou d’un satin ou d’un tressé.
Le moyen de transmission 14 est ainsi disposé sur ladite surface 17 de manière à ne pas être en contact avec le premier tissu 15.
La surface du deuxième tissu 16 dépend de la surface du moyen de transmission 14.
Par ailleurs, il est à noter qu’il est avantageux que l’emplacement du moyen de transmission 14 soit le plus éloigné possible des composants métalliques de la soufflante 4 par exemple à 50% de la hauteur de l’aube directrice 10 pour être à iso-distance entre les deux carters métalliques ou par exemple entre 70% et 90% de hauteur de l’aube principale 9 lorsque le carter de rétention est en matériau composite.
Il est préférable de s’éloigner le maximum du cône métallique. Une distance supérieure à 5 mm est préférée.
Dans cet exemple, le moyen de transmission 14 est sous la forme d’une radio-étiquette, en particulier une radio étiquette selon la technologie RFID qui comporte des moyens de stockage aptes à emmagasiner lesdites données ainsi qu’une antenne radio configurée pour recevoir une requête de lecture et émettre les données en retour.
La radio-étiquette 14 peut être de préférence une radio-étiquette passive et ainsi ne pas disposer d’une source d’alimentation susceptible d’augmenter sa masse.
En d’autres termes, la radio-étiquette 14 peut être alimentée par des ondes électromagnétiques émises par un lecteur RFID par exemple.
Une radio-étiquette 14 non métallique est par ailleurs préférée car elle présente généralement une épaisseur inférieure ou égale à 1 mm et permet d’émettre des ondes électromagnétiques à une distance supérieure à 1 mètre.
Le volume de l’aube s’en trouve donc réduit et la distance de lecture de la radio-étiquette 14 augmentée.
On se réfère la qui représente un ordinogramme d’un procédé d’intégration du moyen de transmission 14 dans un moule à injection de cire pour la fabrication à la cire d’une aube de soufflante 4.
Le procédé débute par une étape E1 durant laquelle on dépose le premier tissu 15 dans le moule à injection de cire.
Il est à noter que les fibres longitudinales peuvent être avantageusement en carbone ou en tout autre matériau électriquement conducteur adapté à la fabrication d’une aube tel que des fibres métalliques, par exemple des fils d’acier, d’alumine, etc.
On dépose ensuite, à l’étape E2, le deuxième tissu 16 isolant en surface du premier tissu 15.
Au cours de l’étape E3, on positionne le moyen de transmission 14 en surface du deuxième tissu 16.
Enfin, on injecte à l’étape E4 une résine, par exemple organique telle que l’époxy ou une résine bismaléimide dans le moule après sa fermeture, ce qui a pour effet de maintenir le moyen de transmission 14 en position.
Une telle résine organique génère généralement des poches en surface qui peuvent être utilisées pour positionner la puce électronique du moyen de transmission 14 et qui forme un bossage détectable au toucher.
Dans le cas où le deuxième tissu 16 est sec, il est avantageux que celui-ci ait un ensimage compatible avec la résine organique. Un tackifiant peut être en outre ajouté dans ce cas pour maintenir en position le deuxième tissu sec 16.
Toutefois, dans le cas où le deuxième tissu 16 est préimprégné, celui-ci comprend avantageusement une résine organique compatible avec la résine organique injectée pour consolider l’aube.
De plus, afin que les composants du moyen de transmission 14 n’interagissent pas avec la résine organique injectée, il est avantageux que le moyen de transmission 14 soit réalisé partiellement ou totalement en acier, en titane, en aluminium anodisé ou en cuivre.
Le matériau choisi est par ailleurs apte à résister à une exposition à haute température comprise entre 150 et 200°C pendant 10 heures environs, sous vide ou sous air atmosphérique mais aussi, résister à une pression allant jusqu’à 20 bars nécessaire à la fabrication de l’aube.
La illustre un ordinogramme d’un procédé d’acquisition à distance des données envoyées par le moyen de transmission 14.
Pour réceptionner lesdites données, un opérateur 18 dispose d’un moyen d’acquisition 19 tel qu’illustré dans la .
Plus particulièrement, lorsque le moyen de transmission 14 est sous la forme de radio-étiquette, le moyen d’acquisition 19 est un lecteur RFID configuré pour émettre des radiofréquences destinées à activer la radio-étiquette du moyen de transmission 14 pour ensuite réceptionner lesdites données.
Ainsi, à l’étape S1, l’opérateur 18 positionne le moyen d’acquisition 19 à une distance inférieure à 10 m du moyen de transmission 14.
Au cours de l’étape S2, le moyen d’acquisition 19 émet à distance une requête de lecture au moyen de transmission 14 afin de l’activer.
Enfin, à l’étape S3, le moyen de transmission 14 transfère à distance, les données issues des moyens de stockage vers le moyen d’acquisition 19.
Les données transmises comprennent ici une référence (« Serial Number » en anglais) de l’aube et/ou l’identifiant de sa configuration (« Part Number » en anglais) et/ou l’identité de son fabricant.
Pour afficher les données transférées par le moyen de transmission 14, le moyen d’acquisition 19 comprend, tel qu’illustré dans la , un écran 20 qui possède ici une forme rectangulaire.
Bien entendu, l’écran 20 peut être de toute forme quelconque apte à afficher les données réceptionnées.
Plus précisément, l’écran 20 comprend une première ligne 21, une deuxième ligne 22, une troisième ligne 23 ainsi qu’une quatrième ligne 24.
La première ligne 21 comprend une première série de caractères qui permet d’indiquer quel composant de la turbomachine 3 est identifié.
A titre d’exemple, lorsqu’il s’agit de l’aube directrice 10, il sera précisé « OGV ».
La deuxième ligne 22 comprend une deuxième série de caractères qui précise la référence de l’aube.
La troisième ligne 23 comporte une troisième série de caractères indiquant la configuration de l’aube.
Quant à la quatrième ligne 24, celle-ci comporte une quatrième série de caractères précisant l’identité du fabricant de l’aube.
Ainsi, l’écran 20 peut indiquer, à titre d’exemple, les mentions suivantes : « OGV » à la première ligne 21, « rf 43 » à la deuxième ligne 22, « B734 » à la troisième ligne 23 et « sb 1873 », le constructeur de l’aube 10 à la quatrième ligne 24.
Bien entendu, l’écran 20 peut comprendre moins ou plus de lignes. Les lignes peuvent par ailleurs être agencées différemment.
Par ailleurs, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation et de mise en œuvre mais en embrasse toutes les variantes. L’aube telle que décrite ci-dessus peut être utilisée dans le domaine automobile par exemple.
Claims (11)
- Aube (9, 10) pour soufflante (4) de turbomachine (3) d’aéronef, réalisée en matériau composite, caractérisée en ce qu’elle comprend un moyen de transmission configuré pour transmettre à distance (14) une pluralité de données, ledit moyen de transmission étant localisé dans le matériau composite.
- Aube (9, 10) selon la revendication 1, dans laquelle le matériau composite comprend un premier tissu électriquement conducteur (15) et un deuxième tissu isolant (16), ledit deuxième tissu étant disposé en surface du premier tissu (15) et ledit moyen de transmission (14) étant positionné sur le deuxième tissu (16).
- Aube (9, 10) selon la revendication 2, dans laquelle le deuxième tissu (16) a une épaisseur inférieure ou égale à 3 mm.
- Aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le moyen de transmission (14) a une épaisseur inférieure à 1 mm.
- Aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le moyen de transmission (14) est de type radio-étiquette configurée pour émettre des ondes électromagnétiques ultra haute fréquence.
- Aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau composite est à matrice organique.
- Soufflante (4) pour turbomachine (3) d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- Turbomachine (3) pour aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend une soufflante (4) selon la revendication 7 et/ou au moins une aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- Aéronef caractérisé en ce qu’il comprend une turbomachine (3) d’aéronef selon la revendication 8, une soufflante (4) selon la revendication 7 et/ou au moins une aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- Procédé d’intégration d’un moyen de transmission configuré pour transmettre à distance (14) une pluralité de données dans un moule, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape de dépôt (E1) dans le moule d’un premier tissu électriquement conducteur (15) ;
- une étape de dépôt (E2) d’un deuxième tissu isolant (16) en surface du premier tissu (15) ;
- une étape de positionnement (E3) du moyen de transmission (14), en surface du deuxième tissu (16) et,
- une étape d’injection (E4) d’une résine dans le moule de sorte que la résine puisse protéger le moyen de transmission (14) de l’environnement extérieur. - Procédé d’acquisition à distance d’une pluralité de données aptes à être envoyées par un moyen de transmission (14) disposé à l’intérieur d’une d’aube (9, 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape de positionnement (S1) d’un moyen d’acquisition (19) à une distance prédéterminée du moyen de transmission (14) ;
- une étape d’émission à distance (S2) d’une requête de lecture par le moyen d’acquisition (19) au moyen de transmission (14) et,
- une étape de transfert à distance (S3) de la pluralité de données par le moyen de transmission (14) vers le moyen d’acquisition (19).
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Citations (5)
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2020
- 2020-12-08 FR FR2012846A patent/FR3117156B1/fr active Active
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