Brevet FR3044093A1 — publié le 20170526

Banc d'essai pour turboréacteur Domaine de l'invention La présente invention concerne un banc d'essai pour turboréacteurs dans 5 le domaine aéronautique. Elle concerne plus particulièrement l'intégration, sur ce banc d'essai, des vannes commandant l'extraction d'air depuis le compresseur du turboréacteur monté sur celui-ci. Etat de la technique 10 Un banc d'essai est une installation dans laquelle les moteurs sont testés en fonctionnement, en particulier pendant la phase de développement de ces derniers. L'installation comprend un bâtiment adapté pour la réalisation des essais. Il est isolé phoniquement et comprend un portique auquel le moteur est accroché avec des moyens de contrôle et de mesure, en particulier de la poussée 15 statique effective du moteur. Le portique comprend un support fixe solidaire d'une balance de poussée à laquelle le moteur est accroché. L'accrochage est réalisé par l'intermédiaire d'une poutre à ressort et d'un adaptateur. L'adaptateur permet de relier le pylône de banc, propre au moteur, à la poutre à ressort et, par ce biais, au 20 châssis mobile de la balance de poussée. Le pylône de banc est propre à chaque moteur testé. Pour un moteur destiné à être monté sous l'aile d'un avion ; il reprend les caractéristiques du pylône, notamment la disposition des attaches, par lequel le moteur est accroché à l'avion. 25 La poutre à ressort a pour fonction de simuler la flexibilité de l'aile sous laquelle le moteur est monté. Elle comprend elle-même un élément de poutre inférieur pourvu de moyens d'accrochage à l'adaptateur et un élément de poutre 3044093 2 supérieur pourvu de moyens d'accrochage à la balance de poussée. Les deux éléments de poutre sont reliés entre eux par des moyens ressorts qui assurent cette fonction de simulation. La balance de poussée est l'organe par lequel est mesurée la poussée 5 exercée par le moteur pendant les essais de fonctionnement. La balance comprend ainsi un châssis fixe supérieur, un châssis mobile inférieur et une structure interface. Cette dernière est d'une part solidaire du châssis fixe et d'autre part est pourvue de lames flexibles de suspension auxquelles le châssis mobile est suspendu. Un système de mesure de poussée, avec des capteurs de 10 mesure de déplacement, est monté entre le châssis mobile et le châssis fixe. Un exemple de balance de poussée est décrit dans le brevet EP 463954 au nom du présent déposant. Sur un turboréacteur, des circuits de prélèvement d'air sont aménagés à différents étages du compresseur pour assurer respectivement l'alimentation en 15 air de diverses servitudes, telles que la pressurisation de la cabine de l'avion en conditions de vol, le dégivrage de la nacelle ou bien la décharge du compresseur. Pour les essais au banc, les prélèvements d'air sont régulés par des vannes propres au banc. Les vannes de prélèvement d'air, implantées au niveau du moteur, et qui équipent les circuits de prélèvement moteur en 20 conditions de vol sont remplacées par des tronçons de conduit pour laisser cette régulation aux vannes de banc. Il apparaît maintenant qu'avec le nouveau type de moteurs en cours de développement, l'agencement antérieur ne convient plus : - La position spatiale des nouveaux moteurs aux bancs d'essais 25 est différente vis-à-vis de tous les autres moteurs testés jusqu'à présent. 3044093 3 - Le changement de configuration entre deux moteurs qui sont de la même famille mais avec des variantes doit se faire facilement, ce qui implique l'intégration de plans de démontage. Par ailleurs il se pose aussi le problème de bancs d'essai différents qui varient par certaines caractéristiques dimensionnelles et sur lesquels il s'agit de réduire le nombre de pièces d'adaptation lorsque l'on passe d'un montage de moteur sur le banc à un autre moteur. Le présent déposant s'est donc fixé comme objectif un nouvel agencement des circuits de prélèvement d'air sur le banc d'essai qui satisfasse de manière optimale à ces contraintes. Exposé de l'invention L'invention parvient à cet objectif avec un banc d'essai pour turboréacteur, comportant un portique de suspension du moteur équipé d'une balance de poussée avec châssis mobile, un adaptateur d'accrochage du moteur au châssis mobile, et au moins un circuit de prélèvement d'air comprenant un ensemble de conduits avec au moins une extrémité de prise d'air sur le moteur et une vanne de banc à l'autre extrémité pour la commande dudit circuit, la vanne étant reliée au portique. Le banc est caractérisé par le fait que ladite vanne de banc est montée par l'intermédiaire d'un support sur le châssis mobile de la balance de poussée. Cet agencement permet une bonne maîtrise sur la mesure de la poussée du moteur en diminuant le biais introduit par l'ensemble des conduits de 25 prélèvement d'air qui en perturbe la mesure. Plus particulièrement, l'ensemble de conduits du banc d'essai comprend une partie commune de banc et une partie spécifique dépendant du moteur à 3044093 4 tester. Ces deux sous ensembles permettent d'adapter simplement sur le banc d'essai des moteurs aux caractéristiques différentes. Conformément à l'invention, le banc d'essai peut comprendre également, seules ou en combinaison, les caractéristiques suivantes : 5 Le banc d'essai comprend une poutre à ressort de simulation du montage sous une aile d'avion, disposée entre le châssis mobile et l'adaptateur. L'ensemble de conduits comprend une partie commune de banc fixée à la poutre à ressort. L'ensemble de conduits comprend une partie spécifique de banc entre 10 ladite vanne de banc et la partie commune de banc. Le banc d'essai étant apte à recevoir un moteur équipé d'un pylône de banc, l'adaptateur d'accrochage du moteur comprend des moyens d'attache à la poutre à ressort et des moyens d'attaches audit pylône de banc. Un élément inférieur de la poutre à ressort supporte un élément de 15 conduit spécifique au moteur, relié à la partie commune de banc. Le banc d'essai comporte au moins deux circuits de prélèvement d'air en étant conformes à ce qui est décrit ci-dessus. 20 Présentation 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, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : 3044093 5 - La figure 1 est une représentation d'une installation de banc d'essai aménagée pour un premier moteur ; - La figure 2 est une représentation d'une installation de banc d'essai aménagée pour un deuxième moteur ; 5 - La figure 3 montre les deux ensembles de conduits formant les circuits de prélèvement d'air sur le moteur monté sur le banc d'essai ; - La figure 4 montre vu de dessous l'agencement des conduits sous la balance de poussée ; - La figure 5 montre une vue partielle du banc du côté des vannes de 10 commande des circuits de prélèvement d'air ; - La figure 6 montre une biellette utilisée pour suspendre les conduits au banc. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention. 15 La figure 1 montre de manière schématique une installation de banc d'essai 1 dans laquelle a été accroché un moteur M1. Dans ce schéma on ne voit pas le portique ; seule a été représenté le châssis mobile de la balance de poussée 2. Ce châssis mobile est suspendu au portique par l'intermédiaire de 20 lames flexibles, non visibles, dont la déformation élastique en phase de poussée du moteur est mesurée par des capteurs appropriés montés sur la balance de poussée pour en déterminer la valeur de la poussée effective. Le châssis inférieur mobile de la balance de poussée 2 est solidaire d'une poutre à ressort 4 à laquelle est fixé le pylône de banc 8M1 par l'intermédiaire 25 d'un cadre adaptateur 6M1. La poutre à ressort 4 comprend un élément supérieur 41 boulonné à la balance de poussée 2 et un élément inférieur 43 solidaire du cadre adaptateur 6M1. Les deux éléments de la poutre à ressort sont reliés entre eux par des plots 3044093 6 45 de rigidité/souplesse déterminée. Ce qui fait la souplesse du montage et reproduit la souplesse de l'aile est principalement l'adaptateur 6M1. L'élément supérieur 41 participe à la souplesse du montage dans une moindre mesure et reste par ailleurs une pièce rigide vis-à-vis de l'adaptateur 6M1. 5 L'adaptateur 6M1 est boulonné d'une part à l'élément inférieur 43 et comporte d'autre part sur sa face opposée les attaches 63M1 au pylône de banc 8M1. Ce dernier est semblable au pylône par lequel le moteur est fixé sous l'aile de l'avion. Il comprend en particulier, comme cela est connu, les moyens d'attache respectifs du pylône au carter intermédiaire et au carter 10 d'échappement, respectivement 84M1 et 83M1, du moteur M1. Dans cet agencement, la balance de poussée 2 et la poutre à ressort 4 sont des organes du banc d'essai, tandis que le pylône 8M1 est spécifique du moteur en essai, l'adaptateur 6M1 formant l'interface entre le moteur et la poutre à ressort. Sur la figure 2 on a représenté le montage d'un autre moteur M2. On 15 retrouve ainsi sur cette figure 2, la poutre à ressort 4 et la partie supérieure de l'adaptateur 6M2 qui est fixée à la poutre à ressort 4. L'adaptateur 6M2 comprend des attaches inférieures 63M2 spécifiques pour le pylône de banc 8M2 semblable au pylône par lequel le moteur M2 est suspendu à l'aile d'avion. On note que le pylône de banc 8M2 présente des moyens d'attache au 20 carter intermédiaire et au carter d'échappement, respectivement 84M2 et 83M2, du moteur M2 différents de ceux du moteur Ml. Comme rappelé plus haut, les moteurs comprennent des vannes de prélèvement d'air au niveau du compresseur ; par exemple au niveau du 4ème et du 10ème étage du compresseur. Cet air est utilisé dans le circuit de 25 pressurisation de la cabine de l'avion. Dans les deux exemples illustrés ici, le moteur M1 comprend ce seul circuit de pressurisation de la cabine tandis que le moteur M2 comprend un prélèvement supplémentaire pour le circuit de dégivrage de la nacelle. Sur le banc d'essai, les orifices de prélèvement d'air 3044093 7 sont reliés à un ensemble de conduits formant les circuits de prélèvement d'air. Les vannes de commande ont été déplacées hors du moteur et reportées sur le banc d'essai. Le moteur M1 est ainsi associé à un circuit 10 de prélèvement d'air 5 composé de plusieurs éléments de conduit reliés en série entre eux : 10M, 10C et 10B. Le premier conduit 10M est spécifique du moteur installé sur le banc, le second conduit 10C est commun à tous les circuits susceptibles d'être montés sur les bancs d'essai, et le troisième conduit 10B est spécifique du banc. Ce dernier conduit 10B relie le circuit à une vanne 14 qui commande l'évacuation 10 de l'air prélevé au moteur par une conduite d'évacuation 14 E vers l'extérieur, voir les figures 4 et 5. On note sur la figure 1 que seul l'ensemble 10 est complet. Pour le circuit 12, seul l'élément de conduit commun 12C est montré. Il n'est pas raccordé au moteur. Lorsque le moteur M2 est monté sur le banc d'essai. Il comprend, 15 comme Ml, ce même circuit de prélèvement 10 : 10M, 10C et 10B commandé par la vanne 14. Il comprend en plus un second circuit de prélèvement d'air 12 au niveau ici de l'étage 7 du compresseur avec un conduit 12M2 spécifique au moteur, un conduit commun 12C et un conduit 12B spécifique au banc d'essai. Ce circuit est commandé par une vanne 16 reliée à la conduite 12 d'un côté et à 20 une conduite d'évacuation 16 E vers l'extérieur du banc d'essai. La figure 3 montre les deux ensembles de conduits 10 et 12 tels qu'ils sont disposés dans l'espace. Les éléments de conduit communs 10C et 12C sont représentés avec leur capteurs : capteur de pression 10p et 12p ainsi que les capteurs de température 10t et 12t. Les différents éléments de conduit sont liés 25 entre eux par des articulations de manière à pouvoir absorber les mouvements des uns par rapport aux autres. 3044093 8 Les figures 4 et 5 montrent le détail de l'accrochage d'une part d'une partie des conduits à la poutre à ressort 4 et d'autre part des vannes 14 et 16 au châssis mobile de la balance de poussée 2. Ainsi les conduits 10C et 12C sont suspendus à l'élément inférieur 43 de 5 la poutre à ressort 4, par le moyen de biellettes 20. La figure 6 montre un exemple de biellette avec une tige 22 de longueur réglable terminée par des liaisons à rotule 21 et 23 avec des axes montés dans des chapes solidaires, 25, de la poutre à ressort 4 d'un côté et du conduit, 10 ou 12, de l'autre. Les éléments de conduit, tels que 10C, 12C, des deux circuits sont 10 supportés essentiellement par le moyen de ces bielles 20 à la poutre à ressort 4 et éventuellement en partie par l'adaptateur. Les vannes 14 et 16 sont quant à elles solidaires du châssis mobile de la balance de poussée 2 comme cela es visible sur la figure 5. Les vannes 14 et 16 sont supportées par des éléments en équerre 14s 16s, eux-mêmes boulonnés à une traverse 2T solidaire du châssis 15 mobile de la balance de poussée 2. Les éléments de conduit 10B et 12B prolongent les parties communes 10C et 12C et sont liés aux vannes 14 et 16 respectivement. Leur longueur varie selon la distance entre la partie commune et les vannes qui sont suspendues au châssis mobile de la balance de poussée. Cet agencement permet ainsi le 20 montage de moteurs sur des bancs d'essai présentant des variations dimensionnelles REVENDICATIONS1) Banc d'essai pour turboréacteur, comportant un portique de suspension du moteur équipé d'une balance de poussée (2) avec châssis mobile, un adaptateur (6M1, 6M2) d'accrochage du moteur (M1, M2) au châssis mobile, et au moins un circuit de prélèvement d'air comprenant un ensemble de conduits (10, 12) avec au moins une extrémité de prise d'air sur le moteur et une vanne de banc (14, 16) pour la commande de l'air dans le circuit, caractérisé par le fait que ladite vanne de banc (14, 16) est montée par l'intermédiaire d'un support fixe sur le châssis mobile de la balance de poussée (2). 2) Banc d'essai, selon la revendication 1, dont l'ensemble de conduits (10, 12) comprend une partie commune de banc (10C, 12C) et une partie spécifique (10M, 12M) dépendant du moteur (M1, M2) à tester. 3) Banc d'essai, selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant une poutre à ressort (4) de simulation du montage sous une aile d'avion, disposée entre le châssis mobile de la balance de poussée (2) et l'adaptateur (6M1, 6M2). 4) Banc d'essai, selon la revendication précédente, dont l'ensemble de conduits (10, 12) comprend une partie commune de banc (10C, 12C) fixée à la poutre à ressort (4). 5) Banc d'essai, selon la revendication 4, dont l'ensemble de conduits (10, 12) comprend une partie spécifique de banc (10B, 12B) entre ladite vanne de banc (14, 16) et la partie commune de banc (10C, 12C). 6) Banc d'essai, selon l'une des revendications 3 à 5, apte à recevoir un moteur (M1, M2) équipé d'un pylône de banc (8M1, 8M2) dont l'adaptateur (6M1, 6M2) d'accrochage du moteur comprend des moyens d'attache à la poutre à ressort (4) et des moyens d'attaches audit pylône de banc (8M1, 8M2). 7) Banc d'essai selon la revendication 6 dont un élément inférieur (43) de la poutre à ressort (4) supporte un élément (10M, 12M) de conduit spécifique au moteur, relié à la partie commune de banc (10C, 12C). 8) Banc d'essai, comportant au moins deux circuits de prélèvement d'air en étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.35