Brevet FR3025884A1 — publié le 20160318

BRAS RADIAL DE MESURE DE VALEURS REPRESENTATIVES D'ECOULEMENT POUR TURBOMACHINE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne les tests aérodynamiques de turbomachine. Plus précisément, l'invention se rapporte à un bras radial de mesure de valeurs représentatives d'écoulement dans une turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Afin d'évaluer les performances d'une turbomachine, des mesures de valeurs représentatives d'écoulement sont réalisées au niveau de l'entrée d'air ou dans les veines d'écoulement de fluide composé d'air, éventuellement mélangé de carburant. Ces mesures sont effectuées à l'aide de bras radiaux dépassant radialement dans la veine ou dans l'entrée d'air. Les bras radiaux sont situés dans un support et s'étendent radialement depuis un carter extérieur de turbomachine. Ils comprennent des dispositifs de prélèvement, espacés les uns des autres, alimentant en fluide des capteurs de pression et/ou de température situés à l'extérieur de la turbomachine. Les turbomachines testées présentent souvent des architectures très différentes. Afin de pouvoir tester plusieurs types de turbomachine, il est possible soit de fabriquer de nombreux bras radiaux de structure très spécifique, soit d'utiliser des bras radiaux parfois peu adaptés, sous réserve de corriger les mesures effectuées. Il existe donc un besoin pour effectuer des mesures relativement précises de valeurs représentatives d'écoulement de turbomachine, tout en limitant les coûts associés à ces mesures. 3025884 2 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un bras radial de mesure de 5 valeurs représentatives d'écoulement pour turbomachine, destiné à être inséré radialement depuis un carter dans une entrée d'air ou dans au moins une veine de turbomachine. Le bras radial comprend un corps structural s'étendant selon une direction d'envergure du bras radial, et des moyens de mesure configurés pour déterminer au moins partiellement une valeur représentative d'écoulement de fluide. 10 Selon l'invention, les moyens de mesure sont au moins en partie montés mobiles relativement au corps le long de la direction d'envergure. Les moyens de mesure comprennent tout moyen situé à l'intérieur du bras radial et participant à la mesure d'une valeur représentative d'écoulement du fluide, tels qu'un ou plusieurs dispositifs de prélèvement de fluide, un ou plusieurs fils, et un ou 15 plusieurs capteurs éventuels. Le montage mobile d'au moins une partie des moyens de mesure le long du corps permet d'effectuer des mesures relativement précises de valeurs représentatives d'écoulement de turbomachine, tout en réduisant les coûts associés à ces mesures. En effet, le corps du bras radial et les moyens de mesure peuvent être utilisés 20 pour effectuer une plus grande variété de mesures. Il n'est donc plus nécessaire de fabriquer un bras radial spécialement adapté pour chaque type de mesure, afin de garantir une qualité satisfaisante de mesures de valeurs représentatives d'écoulement. L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non. Avantageusement, les moyens de mesure sont au moins en partie configurés pour coulisser le long du corps. Selon une particularité de réalisation, le bras radial comprend un dispositif de blocage configuré pour bloquer les moyens de mesure relativement au corps à au moins une pluralité de positions prédéterminées dans la direction d'envergure, de préférence par vissage. 3025884 3 Selon une forme de réalisation avantageuse, le corps comprend une rainure s'étendant dans la direction d'envergure, le dispositif de blocage étant configuré pour coulisser dans la rainure. De préférence, les moyens de mesure comprennent un dispositif de 5 prélèvement configuré pour alimenter en fluide un dispositif de mesure de valeurs représentatives d'écoulement de fluide, le dispositif de prélèvement étant monté mobile relativement au corps le long de la direction d'envergure. Le dispositif de prélèvement coulisse de préférence par rapport au corps dans la direction d'envergure. En particulier, les moyens de mesure peuvent être constitués de fils et 10 du ou des dispositifs de prélèvement, tandis qu'un ou plusieurs capteurs sont situés à l'extérieur de la turbomachine. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, le bras radial comprend une pluralité de dispositifs de prélèvement espacés les uns des autres le long de la direction d'envergure. 15 Les dispositifs de prélèvement sont alors de préférence montés mobiles indépendamment les uns des autres relativement au corps, dans la direction d'envergure. Selon une autre particularité de réalisation, le bras radial comprend une enveloppe formant un profil aérodynamique du bras radial, l'enveloppe entourant, au 20 moins partiellement, le corps et les moyens de mesure. Avantageusement, l'enveloppe comprend une pluralité de segments reliés mécaniquement entre eux pour former l'enveloppe. L'invention porte également sur une turbomachine comprenant un bras radial tel que défini ci-dessus. La turbomachine est notamment une turbomachine 25 d'essais aérodynamiques, également connue sous le nom de « démonstrateur ». En outre, l'invention concerne un procédé de montage d'un bras radial, tel que défini ci-dessus, dans une turbomachine sur banc d'essai, comprenant : une étape de déplacement d'au moins une partie des moyens de mesure le long du corps selon la direction d'envergure, et une étape de 30 blocage des moyens de mesure sur le corps, 3025884 4 une étape d'insertion du bras radial radialement depuis un carter dans l'entrée d'air ou dans au moins une veine de turbomachine. De manière facultative, le procédé de montage du bras radial comprend une étape intermédiaire de fixation de l'enveloppe au corps, avant d'insérer le bras radial 5 radialement dans l'entrée d'air ou dans au moins une veine de turbomachine. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : 10 la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine d'essai à double flux ; la figure 2 est une vue partielle d'un bras radial de mesure selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, et de son dispositif de support ; 15 la figure 3 est une vue partielle agrandie du bras radial de la figure 2 ; la figure 4 est une représentation schématique partielle d'un bras radial de mesure selon un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe transversale du bras radial 20 de mesure de la figure 4, selon la ligne V-V. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à 25 l'autre. La figure 1 représente une turbomachine 10 à double flux et à double corps. Par exemple, la turbomachine 10 est un turboréacteur à double flux. Durant des essais aérodynamiques, la turbomachine 10 est située sur un banc d'essai (non 3025884 5 représenté). Une telle turbomachine 10 est également connue sous le nom de « démonstrateur ». De l'air est introduit depuis l'entrée d'air 15 et s'écoule dans la direction de l'amont vers l'aval schématisée par la flèche 11. Une partie de cet air est mélangé à du 5 carburant avant que le mélange soit brûlé dans une chambre de combustion 16 puis expulsé à haute vitesse en aval de la turbomachine 10. La turbomachine 10 comporte, de l'amont vers l'aval, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, la chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20. Ces éléments définissent en 10 commun une veine primaire 21 traversée par un flux primaire de gaz 22. La turbine haute pression 18 forme un corps haute pression avec le compresseur haute pression 14 dont elle est solidaire, tandis que la turbine basse pression 20 est solidaire du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression. Chaque turbine 18, 20 entraîne le compresseur associé 14, 12 en rotation 15 autour d'un axe longitudinal de turboréacteur 13 sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 16. Entre le compresseur basse pression 12 et le compresseur haute pression 14 se trouvent une pluralité de carters intermédiaires 26. La turbomachine 10 est à double flux. Par conséquent, elle comprend de 20 plus une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire 32 à travers une veine secondaire 31. La veine secondaire 31 est traversée par des aubes fixes appelées aubes de guidage de sortie 41 ou aubes OGV, de l'anglais « Outlet Guide Vane ». Ces aubes de guidage de sortie 41 sont également connues sous le nom d'aubes de redressement. 25 La turbomachine 10 d'essai comprend également au moins un bras radial 40 effectuant des mesures de valeurs représentatives d'écoulement Mo dans la turbomachine 10. En pratique, ces valeurs représentatives d'écoulement Mo sont des valeurs de pression, de température et/ou de vitesse du fluide s'écoulant à proximité du bras radial 40. 3025884 6 Le bras radial 40 s'étend radialement dans la veine secondaire 31, depuis les carters intermédiaires 26 ou depuis la nacelle 30, en aval de la soufflante 28 ou même en aval des aubes OGV 41. Le bras radial 40 peut également s'étendre radialement au niveau de l'entrée d'air 15 ou bien le bras radial 40 peut s'étendre radialement à la fois 5 dans la veine primaire 21 et dans la veine secondaire 31. En référence à la figure 1, le bras radial 40 s'étend radialement depuis un des carters intermédiaires 26 dans la veine secondaire 31 entre la soufflante 28 et les aubes OGV 41. En référence à la figure 2, le bras radial 40 est logé dans un support 42et maintenu en place dans le support 42 par un système de retenue 44. L'orifice 45 de 10 logement du bras radial 40 est traversant, de manière à permettre au fluide constitué par de l'air éventuellement mélangé à du carburant de circuler à proximité du bras radial 40, autour du bras radial 40. Le support 42 est monobloc avec une platine de fixation 47 qui fixe le support 42 au bossage 27 du carter intermédiaire 26. Le bossage 27 est alors situé entre 15 la platine de fixation 47 et le support 42. La platine de fixation 47 est vissée sur l'extérieur du bossage 27 par des moyens de serrage 49, tels que des vis et des écrous. La platine 47 est traversée par un orifice de passage 43 de servitudes du bras radial 40. Certaines de ces servitudes 67 servent à alimenter un ou plusieurs capteurs 66 situés à l'extérieur de la turbomachine 10 avec du fluide ou un signal traduisant les valeurs représentatives 20 d'écoulement Mo du fluide, tel qu'un signal électrique. En référence conjointe aux figures 2 à 5, le bras radial 40 comprend un corps 50, au moins un dispositif de prélèvement de fluide 62 et éventuellement une enveloppe aérodynamique 70 entourant le corps 50 et le dispositif de prélèvement 62. Le bras radial 40 comprend de préférence plusieurs dispositifs de 25 prélèvement 62 ayant une forme générale de « buse », espacés le long de la direction d'envergure XX du bras radial 40. De ce fait, le bras radial 40 est également connu sous le nom de « peigne ». Pour plus de clarté, un seul dispositif de prélèvement 62 a néanmoins été représenté sur chacune des figures 3 à 5. Le corps 50 est structural, c'est-à-dire qu'il assure la bonne tenue 30 mécanique du bras radial 40 à l'égard des contraintes mécaniques exercées sur le bras 3025884 7 radial 40, notamment en torsion. Le corps 50 s'étend selon une direction d'envergure XX qui correspond à la direction de la hauteur h du bras radial 40. Il comprend une première rainure 52 débouchant dans une cavité centrale 54, une deuxième rainure 56 et la cavité centrale 54 située entre la première rainure 52 et la deuxième rainure 56 dans la 5 direction YY de largeur du bras radial 40. La deuxième rainure 56 est isolée de la cavité centrale 54. La première rainure 52, la cavité centrale 54 et la deuxième rainure 56 s'étendent sensiblement sur toute la hauteur h du bras radial 40. Le dispositif de prélèvement 62 prend la forme d'un canal d'alimentation débouchant dans la première rainure 52. Le dispositif de prélèvement 62 10 est porté par une structure intermédiaire 64 entourant le corps 50 et coulissant le long du corps 50 selon la double flèche 101. Le dispositif de prélèvement 62 est monté mobile en translation sur le corps 50 le long de la direction d'envergure XX sur sensiblement toute la hauteur h du corps 50, en pouvant être fixé à n'importe quelle position sur le corps 50 selon la direction d'envergure XX. Le dispositif de prélèvement 62 est notamment mobile 15 le long du corps 50 sur toute l'étendue des rainures 52, 56. Le dispositif de prélèvement 62 et la structure intermédiaire 64 sont monoblocs et notamment fabriqués par forgeage. Le bras radial 40 comprend également un dispositif de blocage 80. Le dispositif de blocage 80 permet/empêche le coulissement de la structure intermédiaire 64 le long du bras radial 40 selon la direction d'envergure XX. Le dispositif de blocage 80 20 comporte un écrou 84 et une vis 82 coopérant avec l'écrou 84. La vis 82 et l'écrou 84 coulissent dans la deuxième rainure 56, tandis que la structure intermédiaire 64 coulisse principalement le long du flanc du bras radial 40. Plus généralement, le dispositif de blocage 80 est un dispositif de verrouillage du dispositif de prélèvement 62 sur le corps 50. 25 Le bras radial 40 comprend en outre une pluralité de servitudes 67, c'est-à-dire en pratique des fils électriques ou des tubes creux, dans la cavité centrale 54. Ces servitudes 67 comprennent par exemple des fils alimentant en air un capteur de pression 66, des fils de soudure froide de thermocouple 66 ou bien encore des fils alimentant un capteur de vitesse d'écoulement 66. De ce fait, les servitudes 67 s'étendent 30 depuis le dispositif de prélèvement 62 jusqu'aux capteurs 66 situés à l'extérieur de la 3025884 8 turbomachine 10. Les servitudes 67 sont en contact fluidique, par l'intermédiaire de la première rainure 52, avec le fluide prélevé à l'extérieur du bras radial 40 par le dispositif de prélèvement 62. Le fluide à proximité du bras radial 40, dans l'orifice de logement 45 du 5 bras radial 40, vient s'engouffrer dans le dispositif de prélèvement 62 puis dans la première rainure 52, afin d'alimenter les servitudes 67. Les servitudes 67 alimentent alors un ou plusieurs capteurs 66 situés à l'extérieur de la turbomachine 10 avec du fluide ou un signal électrique traduisant les valeurs représentatives d'écoulement Mo du fluide. Enfin, au moins une partie du fluide ressort du canal d'alimentation 62 après avoir 10 alimenté les servitudes 67. De ce fait, les servitudes 67 et le dispositif de prélèvement 62 jouent le rôle de moyens de mesure 60 de valeurs représentatives d'écoulement de fluide situés dans le bras radial 40. Les capteurs 66 sont reliés mécaniquement et électriquement à ces moyens de mesure 60 de valeurs représentatives d'écoulement de fluide à proximité du 15 dispositif de prélèvement 62 pour déterminer les valeurs représentatives Mo d'écoulement de fluide. Le bras radial 40 est monté dans l'entrée d'air 15, la veine primaire 21 et/ou la veine secondaire 31 de la turbomachine 10, de la manière suivante : Tout d'abord, au moins un des dispositifs de prélèvement 62 est déplacé 2 0 le long du corps 50 selon la direction d'envergure XX. Puis, le dispositif de prélèvement 62 est bloqué sur le corps 50 à la position souhaitée par le dispositif de blocage 80. Le bras radial 40 est ensuite placé dans son support 42 dans lequel il est retenu par le système de retenue 44. Enfin, le bras radial 40 est inséré radialement, dans l'entrée d'air 15 ou dans au moins une des veines 31, 33, et fixé au bossage 27. Des mesures de valeurs 25 représentatives d'écoulement Mo sont effectuées. Si nécessaire, le bras radial 40 est retiré de la turbomachine 10, la position des dispositifs de prélèvement 62 le long du bras radial 40 est modifiée, avant de verrouiller à nouveau les dispositifs de prélèvement 62 au bras radial 40 par le dispositif de blocage 80. Le bras radial 40 est introduit à nouveau dans l'une de l'entrée d'air 15, de 30 la veine primaire 21 et/ou de la veine secondaire 31. 3025884 9 Le bras radial 40 du mode de réalisation des figures 4 et 5 se distingue de celui de la figure 3 en ce qu'il comprend en outre une enveloppe aérodynamique 70. L'enveloppe 70 forme un profil aérodynamique du bras radial 40. L'enveloppe 70 entoure entièrement le corps 50, le dispositif de blocage 80 et la structure intermédiaire 64, sauf à 5 la jonction entre le corps 50 et le dispositif de prélèvement 62. Autrement dit, le dispositif de prélèvement 62 dépasse de l'enveloppe 70. L'enveloppe 70 améliore les caractéristiques de l'écoulement dans l'orifice de logement 45 du bras radial 40, à proximité du dispositif de prélèvement 62. A ce titre, l'enveloppe 70 améliore la qualité des mesures effectuées à l'aide du bras radial 10 40. L'enveloppe 70 prend notamment la forme d'un profil NACA. En particulier, la longueur selon la direction YY de l'enveloppe 70 est proportionnelle à la largeur maximale selon la direction ZZ de l'enveloppe 70, dans au moins un plan de section transversale de l'enveloppe 70, parallèle ou identique à celui de la figure 5. La longueur YY de l'enveloppe 70 est par exemple trois fois supérieure à la largeur maximale selon la direction ZZ de 15 l'enveloppe 70, dans au moins un plan de section transversale de l'enveloppe 70. Cette enveloppe 70 comprend deux segments 72, 74 reliés mécaniquement entre eux sur les flancs du corps 50 pour former l'enveloppe 70. La jonction des segments 72, 74 sur les flancs du corps 50 permet une meilleure fixation au corps 50, et surtout une meilleure résistance mécanique de l'enveloppe 70. Le segment 20 72 forme un segment amont, le segment 74 formant un segment aval. Autrement dit, le segment 72 forme le bord d'attaque du bras radial 40, tandis que le segment 74 forme le bord de fuite du bras radial 40. Les segments 72, 74 s'étendent sensiblement sur toute la hauteur du corps 50. Les segments 72, 74 peuvent être fabriqués au moyen de procédés de 25 prototypage rapide, par exemple par sétéréolithograhie. Seule une enveloppe 70 est fabriquée pour chaque position différente d'au moins un des dispositifs de prélèvement 62, au lieu de fabriquer un bras radial 40 pour chaque mesure. En d'autres termes, le corps 50 et les moyens de mesure 60 sont réutilisés d'une mesure à l'autre, ce qui limite les coûts et peut réduire les exigences de certification réglementaire du bras radial 40. 3025884 10 Le corps 50 comprend également une pluralité de trous 58 espacés le long de la direction d'envergure XX. Les trous 58 servent à fixer l'enveloppe 70 autour du corps 50, notamment par des vis. Les segments 72, 74 sont joints entre eux au niveau des trous 58. 5 Toujours en référence plus spécifiquement au mode de réalisation des figures 4 et 5, le bras radial 40 est monté dans l'entrée d'air 15, la veine primaire 21 et/ou la veine secondaire 31 de la turbomachine 10, de la manière suivante : Tout d'abord, au moins un des dispositifs de prélèvement 62 est déplacé le long du corps 50 selon la direction d'envergure XX. Puis, le dispositif de prélèvement 62 10 est bloqué sur le corps 50 à la position souhaitée par le dispositif de blocage 80. Les deux segments 72, 74 adaptés à la position des dispositifs de prélèvement le long du corps 50, fabriqués préalablement par stéréolithographie, sont fixés sur le corps 50 pour former l'enveloppe 70. Le bras radial 40, comprenant le corps 50, les dispositifs de prélèvement 15 62 et l'enveloppe 70, est ensuite placé dans le support 42 dans lequel le bras radial 40 est retenu par le système de retenue 44. Enfin, le bras radial 40 est inséré radialement dans l'entrée d'air 15 ou dans la veine 31, 33 et fixé au bossage 27. Des mesures de valeurs représentatives d'écoulement Mo sont effectuées. Si nécessaire, le bras radial 40 est retiré de la turbomachine 10, 20 l'enveloppe 70 est enlevée. La position des dispositifs de prélèvement 62 le long du bras radial 40 est ensuite modifiée, avant de verrouiller à nouveau les dispositifs de prélèvement au bras radial 40 par le dispositif de blocage 80. Une enveloppe 70 différente de la précédente est fixée au corps 50. Le bras radial 40 est introduit à nouveau dans l'une de l'entrée d'air 15, de la veine primaire 21 et/ou de la veine secondaire 31. 25 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention. REVENDICATIONS1. Bras radial (40) de mesure de valeurs représentatives d'écoulement pour turbomachine (10), destiné à être inséré radialement depuis un carter (26, 30) dans une entrée d'air ou dans au moins une veine (21, 31) de turbomachine, le bras radial (40) comprenant : un corps (50) structural s'étendant selon une direction d'envergure (XX) du bras radial (40), des moyens de mesure (60) configurés pour déterminer au moins partiellement une valeur représentative (Mo) d'écoulement de fluide, caractérisé en ce que les moyens de mesure (60) sont au moins en partie montés mobiles relativement au corps (50) le long de la direction d'envergure (XX). 2. Bras radial (40) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de mesure (60) sont au moins en partie configurés pour coulisser le long du corps (50). 3. Bras radial (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un dispositif de blocage (80) configuré pour bloquer les moyens de mesure (60) relativement au corps (50) à au moins une pluralité de positions prédéterminées dans la direction d'envergure (XX), de préférence par vissage. 4. Bras radial (40) selon la revendication précédente, dans lequel le corps (50) comprend une rainure (56) s'étendant dans la direction d'envergure (XX), le dispositif de blocage (80) étant configuré pour coulisser dans la rainure (56). 5. Bras radial (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de mesure (60) comprennent un dispositif de prélèvement (62) configuré pour alimenter en fluide un dispositif de mesure 3025884 12 (66, 67) de valeurs représentatives (Mo) d'écoulement de fluide, le dispositif de prélèvement (62) étant monté mobile relativement au corps (50) le long de la direction d'envergure (XX). 5 6. Bras radial (40) selon la revendication précédente, comprenant une pluralité de dispositifs de prélèvement (62) espacés les uns des autres le long de la direction de la direction d'envergure (XX). 7. Bras radial (40) selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, comprenant une enveloppe (70) formant un profil aérodynamique du bras radial (40), l'enveloppe (70) entourant, au moins partiellement, le corps (50) et les moyens de mesure (60). 8. Bras radial (40) selon la revendication précédente, dans lequel 15 l'enveloppe (70) comprend une pluralité de segments (72, 74) reliés mécaniquement entre eux pour former l'enveloppe (70). 9. Turbomachine (10) comprenant un bras radial (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20 10. Procédé de montage d'un bras radial (40), selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans une turbomachine (10) sur banc d'essai, comprenant : une étape de déplacement d'au moins une partie des 25 moyens de mesure (60) le long du corps (50) selon la direction d'envergure (XX), et une étape de blocage des moyens de mesure sur le corps (50), une étape d'insertion du bras radial (40) radialement depuis un carter (26, 30) dans l'entrée d'air ou dans au moins une veine (21, 31) de turbomachine (10). 30