Brevet FR2949154A1 — publié le 20110218

Dispositif de contrôle de pièces d'un moteur d'avion par thermographie infrarouge L'invention concerne un dispositif de contrôle de pièces d'un moteur d'avion par thermographie infrarouge. On cherche actuellement à utiliser davantage de moyens de contrôle non destructif pour vérifier l'état de certaines pièces d'un moteur d'avion sans démontage du moteur. Il est connu en particulier d'utiliser pour cela des outils du type endoscope, que l'on fait passer dans des orifices de faible diamètre (en général de 6 à 8 mm) des carters externes des moteurs pour inspecter des pièces non accessibles autrement qui se trouvent à l'intérieur de ces carters, comme par exemple des aubes de turbine, des ailettes de redresseurs de compresseur haute pression, etc. On peut utiliser à cet effet une technique de ressuage, qui a l'inconvénient de devoir être mise en oeuvre par des spécialistes et qui ne permet pas de réaliser du contrôle global, dans la mesure où elle entraîne une pollution de l'environnement interne du moteur. On peut également utiliser des techniques de contrôle non destructif à courants de Foucault ou à ultrasons, qui ont l'inconvénient d'être longues à mettre en oeuvre et qui nécessitent des contacts entre les sondes et les pièces contrôlées et des déplacements relatifs des sondes par rapport aux pièces. Cela a pour conséquence que certains types d'informations ne peuvent être aujourd'hui obtenus, in situ, avec les moyens de contrôle non destructif couramment utilisés, du fait de leurs limites et des difficultés d'accès aux pièces à inspecter. La présente invention a notamment pour but d'éviter au moins un certain nombre de ces inconvénients, grâce à des moyens de contrôle non destructif qui ne nécessitent pas de démontage du moteur, qui n'engendrent aucune pollution du milieu inspecté, qui permettent une inspection globale ou locale d'une surface déterminée et qui ne nécessitent pas de contact physique direct entre un détecteur et la pièce à contrôler. L'invention propose à cet effet un dispositif de contrôle de pièces de moteur d'avion par thermographie infrarouge, comprenant des moyens d'amenée d'un flux thermique sur une pièce à contrôler et des moyens d'observation et d'enregistrement du rayonnement infrarouge émis par la pièce, ce dispositif étant caractérisé en ce que les moyens d'observation du rayonnement infrarouge sont intégrés à un endoscope pour l'examen de la pièce dans un moteur et comprennent au moins une fibre optique ou un ensemble de fibres optiques pour la transmission d'une image infrarouge d'une extrémité à l'autre de l'endoscope, celui-ci comprenant également des moyens d'observation de la pièce en lumière visible. Le dispositif selon l'invention combine donc les avantages d'une technique connue de contrôle de pièce par thermographie infrarouge, jusque-là réalisée sur des pièces démontées, et les avantages des outils du type endoscope qui permettent d'inspecter certaines pièces non accessibles d'un moteur sans démontage du moteur, tout en évitant les inconvénients de ces deux techniques. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'endoscope précité comprend également des moyens de transmission d'un flux thermique entre ses extrémités. Ces moyens de transmission du flux thermique peuvent être raccordés à un générateur laser ou à des lampes à éclair à une extrémité proximale de l'endoscope et comprennent des fibres optiques de transmission du flux lumineux produit par le générateur laser ou par les lampes jusqu'à l'extrémité distale de l'endoscope. Dans une variante de réalisation, les moyens de transmission du flux thermique comprennent un conduit formé ou monté dans l'endoscope et relié à une extrémité principale de l'endoscope à un générateur d'air chaud, ce conduit s'étendant jusqu'à l'extrémité distale de l'endoscope et débouchant dans l'axe de l'endoscope ou latéralement sur l'endoscope. Dans encore une autre variante de réalisation de l'invention, les moyens de transmission du flux thermique sont extérieurs à l'endoscope et utilisent des conduits prévus sur le moteur, par exemple pour le prélèvement et l'acheminement d'air de ventilation de refroidissement. II suffit alors de raccorder ces conduits à un générateur chaud pour amener le flux thermique sur les pièces à contrôler à l'intérieur du moteur, et d'observer ensuite le refroidissement de ces pièces à l'aide de l'endoscope. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les moyens d'observation intégrés à l'endoscope comprennent une caméra infrarouge miniaturisée qui est montée à l'extrémité distale de l'endoscope. Cette caméra peut être placée au voisinage immédiat de la pièce pour capter le rayonnement infrarouge émis et générer une image infrarouge qui est transmise ensuite à des moyens d'affichage et d'enregistrement raccordés à l'extrémité proximale de l'endoscope. En variante, une caméra infrarouge peut être raccordée à l'extrémité proximale de l'endoscope et reçoit alors un signal infrarouge qui est capté à l'extrémité distale de l'endoscope placé au voisinage immédiat de la pièce à contrôler et qui est transmis par des fibres optiques logées à l'intérieur de l'endoscope. L'invention est applicable en particulier aux contrôles in situ des barrières thermiques des aubes de turbine et des brasures sur les aubes de redresseur des compresseurs haute pression des turbomachines telles que des turboréacteurs et des turbopropulseurs d'avion. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement l'utilisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle d'un détail de réalisation du dispositif selon l'invention. On a représenté schématiquement en figure 1 une aube de turbine 10 montée dans un moteur d'avion par exemple à turboréacteur, à l'intérieur d'un carter 12 comprenant un orifice 14 de passage d'un endoscope 16 destiné à l'examen de l'aube de turbine 10 in situ, sans démontage du moteur d'avion. Typiquement, l'orifice 14 a un diamètre de 6 à 8 mm et l'endoscope 16 est un tube rigide ayant un diamètre extérieur inférieur à celui de l'orifice 14, ce tube comprenant au moins des moyens d'observation et de transmission d'un rayonnement infrarouge émis par une partie de la surface de l'aube 10 lorsque celle-ci a été soumise à un flux thermique. Le principe de la thermographie infrarouge consiste à visualiser et à enregistrer les variations dans le temps de la température à la surface d'une pièce soumise à un flux thermique, la propagation du flux étant uniforme à la surface de la pièce jusqu'au moment où elle est perturbée par une discontinuité ou un défaut potentiel. On observe alors une anomalie structurale dans le profil thermique enregistré, la présence de la discontinuité ou du défaut se traduisant par une zone plus chaude ou plus froide selon le côté de la pièce que l'on observe (le contrôle pouvant se faire soit en transmission lorsque l'on chauffe la pièce d'un côté et que l'on observe la réponse thermique de l'autre côté de la pièce, soit en réflexion lorsque l'on chauffe un côté de la pièce et que l'on observe la réponse thermique de ce côté de la pièce). Le dispositif selon l'invention permet de travailler en réflexion ou en transmission. On peut travailler en transmission par exemple lorsque l'on amène de l'air chaud sur un côté de la pièce examinée et que l'on positionne l'extrémité distale 18 de l'endoscope, comprenant des moyens d'observation thermique, de l'autre côté de la pièce. Dans ce cas, l'air chaud peut être amené sur la pièce à contrôler en utilisant pour cela des conduits de prélèvement et d'acheminement d'air de 30 ventilation ou de refroidissement qui sont déjà prévus sur le moteur. En variante, l'endoscope 16 peut contenir un conduit ou un canal de passage d'air chaud, qui est relié à un générateur d'air chaud à l'extrémité proximale de l'endoscope et qui débouche à l'extrémité distale de l'endoscope à travers la paroi de l'endoscope pour délivrer l'air chaud sur la pièce à contrôler. Les moyens d'observation thermique dont est équipé l'endoscope peuvent comprendre alors un orifice 20 formé dans la paroi cylindrique du tube de l'endoscope, ou un hublot monté dans cet orifice, débouchant sur l'extrémité d'une fibre optique ou d'un câble de fibres optiques 22 logé à l'intérieur de l'endoscope et raccordé à l'extrémité proximale 24 de l'endoscope à une caméra infrarouge 26 dont la sortie est reliée à des moyens de visualisation et d'enregistrement 28 faisant partie de moyens de traitement de l'information du type PC ou analogue. Le dispositif selon l'invention peut aussi fonctionner en réflexion, et 15 peut comprendre des moyens de transmission d'un flux thermique logés à l'intérieur de l'endoscope 16 pour le chauffage de la pièce 10. Ces moyens de transmission du flux thermique comprennent par exemple une fibre optique ou un câble de fibres optiques 30 logé à l'intérieur de l'endoscope 16 et raccordé, à l'extrémité proximale 24 de 20 l'endoscope, à un générateur laser ou à une lampe à éclair 32. A l'extrémité distale 18 de l'endoscope, l'extrémité de la fibre optique ou du câble de fibres optiques peut être associée à des moyens optiques de génération d'un faisceau infrarouge 34 pour l'éclairage d'une partie de la pièce 10 à contrôler. 25 On peut également installer à l'intérieur de l'endoscope 16 une voie d'observation en lumière visible, par exemple à fibres optiques, ces moyens étant d'un type plus classique et étant associés à des moyens d'éclairage en lumière visible de la pièce 10 à contrôler. Eventuellement, et comme représenté schématique en figure 2, on 30 peut monter à l'extrémité distale 18 de l'endoscope 16 un ou plusieurs prismes 36 pour l'éclairage et l'observation en lumière visible de la pièce à contrôler et/ou pour l'éclairage et/ou l'observation de la pièce 10 en infrarouge. Les fibres optiques et les autres moyens optiques utilisés sont réalisés dans des verres ayant de bonnes qualités de transmission du rayonnement utilisé, par exemple des verres de chalcogénures pour la transmission du rayonnement infrarouge. On peut également, dans une variante de réalisation, monter une caméra infrarouge miniaturisée à l'extrémité distale 18 de l'endoscope 16 pour capter directement le rayonnement infrarouge émis par la pièce 10 soumise à un flux thermique. La caméra infrarouge miniaturisée montée à l'extrémité distale 18 de l'endoscope est reliée à l'extrémité proximale 24 de cet endoscope par un câble d'alimentation et de commande permettant également sa liaison aux moyens 28 de visualisation et d'enregistrement des images infrarouges fournies par cette caméra. Typiquement, le contrôle peut être réalisé avec une durée de chauffage de la pièce 10 de quelques secondes par le flux thermique, la température de surface de cette pièce étant alors de 30°C environ, la durée d'observation et d'enregistrement du refroidissement de la surface de la pièce étant de l'ordre de 60 secondes, cette technique permettant la détection de défauts ayant une taille de l'ordre du millimètre. On peut ainsi inspecter les barrières thermiques de protection formées sur les aubes de turbine, ainsi que les brasures des ailettes ou des aubes de redresseur des compresseurs haute pression. REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle de pièces d'un moteur d'avion par thermographie infrarouge, comprenant des moyens d'amenée d'un flux thermique sur une pièce (10) à contrôler et des moyens d'observation et d'enregistrement du rayonnement infrarouge émis par la pièce, caractérisé en ce que les moyens d'observation du rayonnement infrarouge sont intégrés à un endoscope (16) pour l'examen de la pièce dans un moteur, et comprennent au moins une fibre optique ou un ensemble de fibres optiques (22) pour la transmission d'une image infrarouge d'une extrémité à l'autre de l'endoscope, celui-ci comprenant également des moyens d'observation de la pièce (10) en lumière visible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'endoscope (16) comprend également des moyens (30) de transmission 15 d'un flux thermique entre ses extrémités. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de transmission de flux thermique sont raccordés à un générateur laser ou à des lampes éclair (32) à l'extrémité proximale (24) de l'endoscope et comprennent des fibres optiques (30) de transmission du 20 flux lumineux produit par le générateur laser ou par les lampes jusqu'à l'extrémité distale (18) de l'endoscope. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de transmission du flux thermique comprennent un conduit formé ou monté dans l'endoscope et relié à une extrémité proximale (30) de 25 l'endoscope à un générateur d'air chaud, ce conduit s'étendant jusqu'à l'extrémité distale (18) de l'endoscope et débouchant dans l'axe de l'endoscope ou latéralement sur celui-ci. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transmission d'un flux thermique extérieurs à 30 l'endoscope (16) et utilisant des conduits prévus sur le moteur par exemplepour le prélèvement et l'acheminement d'air de ventilation ou de refroidissement. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'observation comprennent une caméra infrarouge miniaturisée montée à l'extrémité distale (18) de l'endoscope. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'observation comprennent une caméra infrarouge (26) raccordée à l'extrémité proximale (24) de l'endoscope. 8. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes pour le contrôle in situ des barrières thermiques des aubes de turbine et des brasures sur des aubes ou des ailettes de redresseur des compresseurs haute pression dans des turbomachine telles que des turboréacteurs ou des turbopropulseurs d'avion.