Brevet FR2979263A1 — publié le 20130301

La présente invention concerne un procédé et un système pour nettoyer la structure externe d'un turbomoteur et les pièces attenantes montées sur celle-ci. On sait que l'utilisation d'un turbomoteur d'aéronef (par exemple un avion civil) entraîne inévitablement l'encrassement de celui-ci par diverses particules polluantes, solides ou gazeuses, contenues dans l'air. Cet encrassement affecte notamment la structure externe du turbomoteur et les pièces attenantes montées sur celle-ci (comme par exemple le démarreur, l'alternateur, les bougies, les têtes d'allumage, les faisceaux de câbles et/ou conduits, les contacts électriques, etc.). L'encrassement de la structure externe et des pièces attenantes du turbomoteur se traduit généralement par le dépôt, sur celles-ci, d'une couche de salissure formée de particules polluantes. Cette couche de salissure, plus ou moins épaisse, forme un masque sur la structure externe et les pièces attenantes du turbomoteur, ce qui a notamment pour inconvénients : - d'une part, de compliquer l'identification des pièces de la structure externe, les références associées inscrites étant difficilement lisibles par un opérateur ; et - d'autre part, de rendre plus difficile, voire même d'empêcher, l'inspection et la détection de dégradations éventuelles de la structure externe du turbomoteur et des pièces attenantes. Aussi, afin de pallier les inconvénients précités, un nettoyage de la structure externe du turbomoteur et des pièces associées est rendu indispensable. Pour cela, il est connu de recourir à des produits de nettoyage non corrosifs dépourvus d'eau, afin de prévenir toute humidification et oxydation des pièces de la structure externe du turbomoteur (notamment des contacts électriques). Ces produits de nettoyage, par exemple sous la forme de solvants chimiques, sont appliqués par un opérateur, généralement à l'aide d'un chiffon ou d'une éponge. Cependant, de tels produits chimiques s'avèrent très polluants pour l'environnement et nocifs pour les opérateurs qui les utilisent. En outre, bien qu'ils soient relativement efficaces, ces produits de nettoyage ne garantissent pas un nettoyage irréprochable de la structure externe du turbomoteur et des pièces associées (puisqu'il subsiste généralement une pellicule grasse de particules polluantes formée par l'utilisation d'un chiffon ou d'une éponge) et ne permettent pas un nettoyage des pièces sensibles et fragiles de la structure externe de par leur relative agressivité. De plus, l'opération manuelle de nettoyage est fastidieuse et longue, l'aéronef, sur lequel est monté le turbomoteur à nettoyer, étant pendant ce temps immobilisé au sol. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et, notamment, de permettre un nettoyage rapide de la structure externe d'un turbomoteur et des pièces associées qui prévient toute trace d'humidité et qui évite la formation d'une pellicule grasse résiduelle. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour nettoyer la structure externe d'un turbomo- teur et les pièces attenantes montées sur celle-ci, est remarquable par le fait que l'on effectue les étapes suivantes : A/ on établit une enveloppe associée à la structure externe du turbomoteur et des pièces attenantes ; B/ on définit, à partir de l'enveloppe établie, une trajectoire à suivre par un organe de projection de pellets de glace sèche ; C/ on détermine, en fonction de la trajectoire définie et de paramètres prédéfinis, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement, au cours du nettoyage, de l'organe de projection par rapport à la structure externe du turbomoteur et aux pièces attenantes ; D/ on déclenche la projection de pellets par l'organe de projection ; et E/ on déplace, à partir d'une position de référence, l'organe de projection le long de la trajectoire définie, en le positionnant par rapport à la structure externe du turbomoteur à nettoyer, de manière à respecter les caractéristiques déterminées lors de l'étape C/. Ainsi, grâce à l'invention, on met en oeuvre un nettoyage cryogénique, non abrasif, qui est entièrement sec et ne laisse subsister aucune trace d'humidité (notamment sur les parties élec- triques sensibles) ni aucun résidu, puisque les pellets sont sublimés et se transforment en gaz carbonique. Les pellets sont formés de glace carbonique, le dioxyde de carbone se trouvant à l'état solide à température de -78°C. Un tel nettoyage est réalisé : par impact mécanique des pellets sur la structure externe du turbomoteur et les pièces attenan- tes ; par sublimation des pellets, qui une fois projetés, passent de l'état solide à l'état gazeux, ce changement d'état s'accompagnant d'une augmentation de volume des pellets (de l'ordre de 500 fois) provoquant un décollement des résidus fixés sur la structure externe et/ou les pièces attenantes à nettoyer ; et par choc thermique : les pellets cryogéniques étant très froids (par exemple à -78°C), les rési- dus polluants à la surface de la structure externe et des pièces attenantes se fragilisent et se ré- tractent lors du contact avec les pellets, ce qui participe à leur élimination par impact mécanique ultérieur d'autres pellets. Du fait que la couche de dépôt polluant n'est plus enlevée à l'aide d'un chiffon ou d'une éponge, on prévient également l'apparition d'une pellicule résiduelle grasse de particules polluantes. En outre, par un tel procédé de nettoyage, aucun produit chimique n'est utilisé, ce qui rend le nettoyage cryogénique écologique et inoffensif à la fois pour les opérateurs et pour l'environnement. De plus, grâce au procédé de nettoyage de l'invention, on réduit l'immobilisation du turbomoteur dans les ateliers de maintenance, ce qui permet de diminuer d'autant la durée d'immobilisation au sol de l'aéronef correspondant. Dans une mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, les étapes A/ à E/ sont effec- tuées de façon automatique. De préférence, lors de l'étape A/ : - soit on utilise une maquette numérique prédéfinie associée à la structure externe du turbomoteur et des pièces attenantes ; - soit on réalise une photogrammétrie de la structure externe du turbomoteur et des pièces atte- nantes. Selon une caractéristique de la présente invention, les étapes A/, B/ et C/ définissent un paramétrage préliminaire, qui permet de prévenir, au cours et après la mise en oeuvre du nettoyage cryogénique de l'invention : - la modification de la géométrie de la structure externe du turbomoteur et/ou des pièces atte- nantes ; - la fragilisation de la structure externe du turbomoteur et/ou des pièces attenantes ; - l'apparition de contraintes mécaniques au niveau de la structure externe du turbomoteur et/ou des pièces attenantes. En outre, cela garantit l'optimisation du nettoyage et de l'élimination des salissures. Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement de l'organe de projection, déterminées lors de l'étape C/, comprennent de préférence, aux moins certaines des caractéristiques suivantes : - la vitesse de déplacement de l'organe de projection le long de la trajectoire définie lors de l'étape A/ ; - l'angle de projection formé entre la direction principale de projection associée à l'organe de projection et la direction orthogonale localement à la face à nettoyer de la structure externe du turbomoteur ou des pièces attenantes ; - la distance minimale séparant la structure externe, ou les pièces attenantes, et l'organe de projection de pellets. Ainsi, le déplacement et le positionnement de l'organe de projection par rapport à la structure externe du turbomoteur et aux pièces attenantes peuvent être uniformes ou, au contraire, dépendre de la position de l'organe de projection le long de la trajectoire pour tenir compte de la fragilité et de la sensibilité de la structure externe et/ou des pièces attenantes atteintes par la projection de pellets. En outre, dans cet exemple, les paramètres prédéfinis comprennent, de préférence, au moins certains des paramètres suivants: les dimensions des pellets de glace sèche ; la vitesse de projection des pellets en sortie de l'organe de projection ; la pression de projection des pellets en sortie de l'organe de projection ; le débit de pellets en sortie de l'organe de projection ; le type de matériau de la structure externe et des pièces attenantes ; - un critère de fragilité et/ou de sensibilité de la structure externe et des pièces attenantes ; le type de salissure de la structure externe et des pièces attenantes ; le degré de salissure de la structure externe et des pièces attenantes. De plus, l'organe de projection est avantageusement monté sur un bras articulé, qui est apte à le mettre en mouvement, lors de l'étape E/, le long de la trajectoire définie Ainsi, l'organe de projection est déplacé et positionné automatiquement par le bras articulé, au cours du net- toyage, ce qui assure le respect du paramétrage préliminaire. Par ailleurs, la présente invention concerne également un système pour nettoyer la structure externe d'un turbomoteur et les pièces attenantes montées sur celle-ci, qui est remarquable par le fait qu'il comporte : - un organe de projection de pellets de glace sèche ; des moyens pour établir une enveloppe associée à la structure externe du turbomoteur et des pièces attenantes ; des moyens pour définir, à partir de l'enveloppe établie, une trajectoire à suivre par l'organe de projection de pellets ; des moyens pour déterminer, en fonction de la trajectoire définie et de paramètres prédéfinis, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement de l'organe de projection par rapport à la structure externe du turbomoteur et aux pièces attenantes, au cours du nettoyage ; des moyens pour déclencher la projection de pellets par l'organe de projection ; et des moyens pour déplacer, à partir d'une position de référence, l'organe de projection le long de la trajectoire définie, en le positionnant par rapport à la structure externe du turbomoteur à nettoyer, de manière à respecter les caractéristiques déterminées par les moyens de détermina- tion. De préférence, les moyens de déplacement et de positionnement de l'organe de projection sont formés par un bras articulé sur lequel est monté l'organe de projection. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système de nettoyage par cryogénie conforme à la présente invention. La figure 2 est le schéma synoptique de l'unité centrale de commande du système de nettoyage de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté, de façon schématique, un système 1 conforme à l'invention pour nettoyer par cryogénie la structure externe 2 d'un turbomoteur 3 et les pièces 4 attenantes montées sur ladite structure externe 2. Afin de mettre en oeuvre le procédé de nettoyage de l'invention, le turbomoteur 3, dont le capot a été ôté, est suspendu par des sangles et/ou supporté par un portique adapté (non représentés sur la figure 1). Comme le montre la figure 1, le système 1 de nettoyage par cryogénie comporte : - un organe 5 de projection de pellets de glace sèche formée de neige carbonique compactée refroidie à -78°C ; - un bras articulé 6 sur lequel est monté l'organe 5 de projection de pellets. Le bras 6 comporte, à une de ses extrémités, une tête pivotante 6A sur laquelle est monté l'organe 5 de projection de pellets. Grâce aux différentes articulations du bras 6, l'organe de projection 5 présente six degrés de liberté, ce qui lui permet d'être déplacé et orienté dans toutes les directions envisageables ; - une unité centrale 7 agencée pour commander, de façon automatique, le bras articulé 6, auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'une liaison Ll ; et - un réservoir 8 de pellets de glace sèche qui est relié à l'organe de projection de pellets 5, par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation 9. En outre, tel qu'illustré sur la figure 2, l'unité centrale 7 du système de nettoyage 1 com- prend : des moyens d'interface 10, par exemple formés d'un écran 10A et d'un clavier 10B, par lesquels un opérateur peut lire et/ou entrer des données de paramétrage dans l'unité centrale 7 ; des moyens 11 pour établir une enveloppe associée à la structure externe 2 du turbomoteur 3 et des pièces 4 attenantes. Les moyens 11, reliés aux moyens d'interface 10 par une liaison L2, sont aptes à délivrer, en sortie, une enveloppe de la structure externe 2 du turbomoteur 3 et des pièces 4 attenantes qu'ils ont établie à partir d'une plaque d'identification du moteur. Une maquette numérique en trois dimensions (fournie par le motoriste) est associée à cette plaque d'identification, qui peut être lue et rentrée dans l'unité centrale 7, par un opérateur, à l'aide des moyens d'interface 10. En outre, la maquette numérique a, par exemple, été préala- blement enregistrée dans une mémoire 12, appartenant aux moyens 11. En variante, les moyens 11 pourraient également établir l'enveloppe, associée à la structure externe 2 du turbomoteur 3 et des pièces 4 attenantes, à partir de données de photogrammétrique reçues des moyens d'interface 10 (liaison L2), en mettant en oeuvre un processus usuel de photogrammétrie. On entend par photogrammétrie une technique permettant de déterminer la forme, les di- mensions et la position d'un objet à partir de perspectives de cet objet enregistrées photogra- phiquement ; des moyens 13 pour définir une trajectoire à suivre par l'organe 5 de projection de pellets à partir de l'enveloppe établie par les moyens 11, auxquels ils sont reliés par la liaison L3. Une telle trajectoire est avantageusement définie de telle façon que l'organe de projection 5 puisse, lors du nettoyage, balayer et atteindre l'ensemble de la surface externe 2 et des pièces attenan- tes 4 du turbomoteur 3. En variante, on pourrait envisager que la trajectoire soit définie de telle façon que l'organe de projection n'atteigne que certaines zones prédéterminées (par exemple par un opérateur) de la surface externe et des pièces attenantes ; et des moyens 14 pour déterminer, en fonction de la trajectoire définie par les moyens 13 et de paramètres prédéfinis reçus par les moyens d'interface 10, auxquels ils sont reliés par l'intermédiaire respectivement des liaisons L4 et L5, des caractéristiques associées, lors du nettoyage, au déplacement et au positionnement de l'organe de projection 5 par rapport à la structure externe 2 du turbomoteur 3 et aux pièces attenantes 4. Dans un exemple de réalisation conforme à l'invention, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement de l'organe de projection 5, comportent : - la vitesse de déplacement de l'organe de projection 5 le long de la trajectoire définie par les moyens 13 ; l'angle de projection formé entre la direction principale de projection associée à l'organe de projection 5 et la direction orthogonale localement à la face à nettoyer de la structure externe 2 du turbomoteur 3 ou des pièces attenantes 4 ; la distance minimale séparant la structure externe 2, ou les pièces attenantes 4, et l'organe 5 de projection de pellets. En outre, dans cet exemple de réalisation, les paramètres prédéfinis comprennent : les dimensions des pellets de glace sèche, de préférence choisies entre 1 mm et 5 mm ; la vitesse de projection des pellets en sortie de l'organe de projection 5 ; la pression de projection des pellets en sortie de l'organe de projection 5, de préférence com- prise entre 5 bars et 20 bars. le débit de pellets en sortie de l'organe de projection 5 ; le type de matériau de la structure externe 2 et des pièces attenantes 4 ; - un critère de fragilité et/ou de sensibilité de la structure externe 2 et des pièces attenantes 4 ; le type de salissure de la structure externe 2 et des pièces attenantes 4 ; le degré de salissure de la structure externe et des pièces attenantes. Les valeurs de ces paramètres prédéfinis sont par exemple entrées dans l'unité centrale 7 par un opérateur, via les moyens d'interface 10, pour être ensuite transmises aux moyens de détermination 14 par l'intermédiaire de la liaison L5. Ainsi, lorsqu'ils ont déterminé les caractéristiques associées au déplacement et au posi- tionnement de l'organe de projection 5, les moyens 14 sont aptes à délivrer au bras articulé 6, par la liaison Ll, des ordres de commande du déplacement et du positionnement de l'organe de projection 5. A réception de ces ordres de commande (et éventuellement après activation du nettoyage par un opérateur), le bras articulé 6 positionne l'organe de projection 5 sur une position de réfé- rence de la trajectoire définie, puis déclenche la projection de pellets par activation de l'organe de projection 5, tout en déplaçant et en positionnant celui-ci conformément aux caractéristiques déterminées par les moyens 14. Autrement dit, lors du nettoyage, le bras articulé 6 assure, le long de la trajectoire définie par les moyens 13, un déplacement et un positionnement de l'organe de projection 5, respectant la vitesse de déplacement, l'angle de projection des pellets et la distance séparation déterminés préalablement par les moyens 14. Ainsi, dans l'exemple de réalisation, la vitesse de déplacement, la distance de séparation et/ou le positionnement de l'organe de projection 5 peuvent varier, indépendamment ou de façon conjointe, au cours du nettoyage en fonction de la zone de la structure 2 et/ou des pièces 4 attenantes atteintes par l'organe de projection 5. En d'autres termes, de la position de l'organe de projection 5 le long de la trajectoire dépendent la vitesse de déplacement, la distance de séparation et/ou le positionnement dudit organe 5. Bien entendu, en variante, la vitesse de déplacement, la distance de séparation et le posi- tionnement de l'organe de projection pourraient être maintenus constants le long de la trajectoire de nettoyage, après avoir été déterminés et ajustés en tenant compte de la zone la plus sensible de la structure 2 et/ou des pièces 4 attenantes. REVENDICATIONS1. Procédé pour nettoyer la structure externe (2) d'un turbomoteur (3) et les pièces atte- nantes (4) montées sur celle-ci, caractérisé par le fait que l'on effectue les étapes suivantes : A/ on établit une enveloppe associée à la structure externe (2) du turbomoteur (3) et des pièces attenantes (4) ; Bi on définit, à partir de l'enveloppe établie, une trajectoire à suivre par un organe (5) de projection de pellets de glace sèche ; C/ on détermine, en fonction de la trajectoire définie et de paramètres prédéfinis, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement, au cours du nettoyage, de l'organe (5) de projection par rapport à la structure externe (2) du turbomoteur et aux pièces attenantes (4) ; D/ on déclenche la projection de pellets par l'organe de projection (5) ; et E/ on déplace, à partir d'une position de référence, l'organe de projection (5) le long de la trajectoire définie, en le positionnant par rapport à la structure externe (2) du turbomoteur (3) à nettoyer, de manière à respecter les caractéristiques déterminées lors de l'étape C/. 2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les étapes A/ à E/ sont effectuées de façon automatique. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, lors de l'étape A/, on utilise une maquette numérique prédéfinie associée à la structure externe (2) du turbomoteur (3) et des pièces attenantes (4). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, lors de l'étape A/, on ré- alise une photogrammétrie de la structure externe (2) du turbomoteur (3) et des pièces attenantes (4). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les étapes A/, Bi et C/ définissent un paramétrage préliminaire. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les caractéristiques as- sociées au déplacement et au positionnement de l'organe de projection (5), déterminées lors de l'étape C/, comprennent aux moins certaines des caractéristiques suivantes : la vitesse de déplacement de l'organe de projection (5) le long de la trajectoire définie lors de l'étape A/ ; l'angle de projection formé entre la direction principale de projection associée à l'organe de projection (5) et la direction orthogonale localement à la face à nettoyer de la structure externe (2) du turbomoteur (3) ou des pièces attenantes (4) ; la distance minimale séparant la structure externe (2), ou les pièces attenantes (4), et l'organe (5) de projection de pellets. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les paramètres prédéfinis comprennent au moins certains des paramètres suivants: les dimensions des pellets de glace sèche ; la vitesse de projection des pellets en sortie de l'organe de projection (5) ; la pression de projection des pellets en sortie de l'organe de projection (5) ; le débit de pellets en sortie de l'organe de projection (5) ; le type de matériau de la structure externe (2) et des pièces attenantes (4) ; - un critère de fragilité et/ou de sensibilité de la structure externe (2) et des pièces attenantes (4) ; le type de salissure de la structure externe (2) et des pièces attenantes (4) ; le degré de salissure de la structure externe (2) et des pièces attenantes (4). 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de projection (5) est monté sur un bras articulé (6), qui est apte à le mettre en mouvement, lors de l'étape E/, le long de la trajectoire définie. 9. Système pour nettoyer la structure externe (2) d'un turbomoteur (3) et les pièces atte- nantes (4) montées sur celle-ci, caractérisé par le fait qu'il comporte : - un organe (5) de projection de pellets de glace sèche ; - des moyens (11) pour établir une enveloppe associée à la structure externe (2) du turbomoteur (3) et des pièces attenantes (4) ; des moyens (13) pour définir, à partir de l'enveloppe établie, une trajectoire à suivre par l'organe de projection (5) ; des moyens (14) pour déterminer, en fonction de la trajectoire définie et de paramètres prédéfinis, les caractéristiques associées au déplacement et au positionnement de l'organe de projection (5) par rapport à la structure externe (2) du turbomoteur (3) et aux pièces attenantes (4), au cours du nettoyage ; des moyens (14) pour déclencher la projection de pellets par l'organe de projection (5) ; et des moyens (6) pour déplacer, à partir d'une position de référence, l'organe de projection (5) le long de la trajectoire définie, en le positionnant par rapport à la structure externe (2) du turbomoteur (3) à nettoyer, de manière à respecter les caractéristiques déterminées par les moyens de détermination (14). 10. Système selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de déplacement et de positionnement de l'organe de projection (5) sont formés par un bras articulé (6) sur lequel est monté l'organe de projection (5).