Brevet FR3057065A1 — publié le 20180406

PEIGNE DE MESURE DES CARACTERISTIQUES D'UN FLUX D'AIR ET VEINE DE TURBOMACHINE COMPRENANT UN TEL PEIGNE La présente invention concerne un peigne de mesure des caractéristiques d'un flux dans une veine de turbomachine. Avant leur montage sur les avions, les turbomachines, telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs, doivent être testées d'une part, et certifiées, d'autre part, par des organismes de certification afin de garantir que les turbomachines répondent aux règles de sécurité notamment. De manière générale, les turbomachines (on exclut ici les turbomachines de type open rotor) comprennent au moins une veine, délimitée par une paroi supérieure et une paroi inférieure au moins, dans laquelle un flux d'air circule. La certification de ces veines est effectuée au moyen de peignes de mesure des caractéristiques du flux d'air. Ces peignes sont intrusifs dans la veine d'air, c'est à dire qu'ils traversent la veine de sorte à se positionner dans l'écoulement de l'air de la turbomachine. L'écoulement d'air présente des caractéristiques différentes 20 dans différentes zones de la veine, notamment une première zone centrale et des zones situées le long des parois supérieures et inférieures, appelées couches limites. Les veines étant généralement des pièces de fonderies, l'état de surface des parois supérieures et inférieures peut présenter des aspérités 25 qui génèrent des perturbations dans l'écoulement du flux d'air. Il est donc important de mesurer précisément les caractéristiques de l'écoulement de l'air dans les couches limites, ce qui est effectué au moyen des peignes de mesure. Le document FR 2 952 713 au nom de la demanderesse décrit 30 un tel peigne qui comprend une embase de fixation et un corps qui fait saillie de l'embase et porte des sondes de mesure des caractéristiques du 3057065 2 flux d'air. En situation, le peigne est monté sur une paroi inférieure ou supérieure par son embase de sorte que le corps s'étende dans la veine. De plus, les pièces issues de fonderie, particulièrement les veines, ont de grandes tolérances dimensionnelles. Ainsi, le 5 positionnement des peignes actuels pour la mesure des couches limites est difficile. Dans le cas de turbomachines de petite taille, l'accès à la paroi inférieure de la veine est très limité, si bien que le montage et le démontage d'un peigne sur la paroi inférieure est très difficile, voire impossible. 10 Pour répondre à cette problématique, des peignes pouvant être montés uniquement sur la paroi supérieure, et dont le corps possède deux zones de mesures distantes l'une de l'autre pour mesurer les caractéristiques du flux d'air dans les deux couches limites, ont été développés. 15 Toutefois, la qualité des mesures obtenues par ces peignes n'est pas optimale. En effet, le peigne étant monté sur une seule des parois, la portion du peigne éloignée de l'embase est en porte-à-faux dans la veine, ce qui entraîne des vibrations du peigne et affecte la fiabilité des mesures. Une solution pour limiter ces vibrations du peigne est de renforcer le corps, par exemple en épaississant sa section. Cette solution présente toutefois un inconvénient majeur : l'augmentation de la section du corps du peigne augmente l'espace occupé par le peigne dans la turbomachine et, par conséquent, génère une forte perturbation dans l'écoulement d'air autour du peigne, et plus particulièrement autour des 25 sondes de mesure. De sorte que les mesures obtenues ne sont pas fiables. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, l'invention propose un peigne de mesure des caractéristiques d'un flux d'air d'une veine de turbomachine, le peigne 30 comprenant un corps portant des moyens de mesure, dans lequel : 3057065 3 - le corps comprend un premier élément portant une première partie des moyens de mesure, et un second élément prolongeant le premier élément et portant une seconde partie des moyens de mesure, le second élément étant mobile par rapport au premier élément, et 5 - le peigne comprend un moyen d'écartement du premier élément par rapport au second élément. La présence des moyens d'écartement du premier élément et du second élément du corps permet de garantir un positionnement correct du peigne dans la veine et notamment de rendre fiables les mesures réalisées 10 dans la couche limite de l'écoulement du flux d'air. Le premier élément du corps comprend, à une première extrémité, une embase de fixation du peigne. Il est ainsi possible de fixer le peigne sur l'une seulement des parois d'une veine. De préférence, le second élément du corps comprend un pion 15 faisant saillie d'une extrémité opposée à l'embase. Un tel pion permet, en coopération avec un logement pratiqué dans une paroi de la veine, de maintenir en position le peigne lors de la certification d'une veine. Il est également prévu que le premier élément du corps présente une rainure et le second élément du corps comprend un doigt apte à se 20 loger dans ladite rainure. Cette rainure et ce doigt permettent de guider le déplacement du second élément du corps par rapport au premier élément du corps de sorte à garder un bon alignement de la première partie des moyens de mesure et de la seconde partie des moyens de mesure. Avantageusement : - la rainure est pratiquée dans une platine du premier élément et s'ouvre dans une direction opposée au second élément, - la première partie du corps comprend un tube et la seconde partie du corps comprend un profilé dont fait saillie le doigt, et - le tube est creux et apte à recevoir le profilé. 3057065 4 Combinées ou indépendamment les unes des autres, ces caractéristiques permettent notamment de faciliter la conception, la fabrication et l'assemblage du peigne. Avantageusement, le moyen d'écartement est un ressort, qui 5 offre l'avantage d'être simple de fabrication puisqu'il peut être taré en fonction du besoin, rapide de mise en oeuvre et simple à remplacer. Il est également proposé une veine de turbomachine comprenant une première paroi, une seconde paroi opposée à la première, et un peigne tel que précédemment décrit. 10 Avantageusement, l'une de la première paroi et de la seconde paroi présente une fenêtre apte à recevoir le premier élément du corps du peigne et l'autre de la seconde paroi et de la première paroi présente un logement, en regard de la fenêtre, apte à recevoir le pion du second élément du corps du peigne. 15 Ainsi, le montage du peigne dans la veine est facilité, l'opérateur n'ayant pas besoin d'avoir accès à la paroi inférieure. L'opérateur peut alors monter le peigne depuis l'extérieur de la veine en étant assuré que la coopération entre le pion et le logement assure un bon positionnement du peigne dans la veine. 20 L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une turbomachine 25 comprenant une veine dans laquelle est monté un peigne de mesure des caractéristiques d'un flux. - la figure 2 est une vue en perspective de détail d'une veine de turbomachine dans laquelle est inséré un peigne de mesure des caractéristiques d'un flux d'air traversant la veine ; 3057065 5 - la figure 3 est une vue en perspective arrière du peigne de mesure de la figure 1 selon une première configuration, cette figure comprenant deux médaillons de détail ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 dans 5 laquelle le peigne est dans une seconde configuration, cette figure comprenant également deux médaillons de détail ; - la figure 5 est une vue schématique représentant l'écoulement d'un flux d'air dans une veine de turbomachine ; - la figure 6 est une vue de détail de la veine de la figure 2 10 montrant le positionnement d'une première extrémité du peigne par rapport à une première paroi de la veine ; - la figure 7 est une vue de détail de la veine de la figure 2 montrant le positionnement d'une seconde extrémité du peigne par rapport à une seconde paroi de la veine. 15 On a représenté, sur la figure 1, une turbomachine 2 comprenant une veine 4 annulaire. Avant la mise dans le commerce des turbomachines 2, celles-ci, et notamment leur(s) veine(s) 4 doivent être certifiées. A cet effet, chaque veine 4 est certifiée au cours d'un procédé durant lequel, dans chaque 20 veine 4, est inséré au moins un peigne 6 de mesure des caractéristiques d'un flux F d'air circulant dans la veine 4 selon une direction axiale, d'amont en aval de la turbomachine 2. Comme représenté sur la figure 2, la veine 4 est délimitée par une première paroi 8, en l'espèce une paroi 8 supérieure, et une seconde 25 paroi 10, en l'espèce une paroi 10 inférieure. Les parois 8, 10 ont sensiblement un profil cylindrique et sont coaxiales si bien qu'elles forment, par exemple, entre elles, une veine 4 annulaire secondaire dans laquelle circule un flux F d'air pour la turbomachine 2. Le peigne 6, particulièrement visible sur les figures 2 à 4, est utilisé pour mesurer des caractéristiques du flux F d'air traversant la veine 4 d'amont en aval. 3057065 6 Dans la suite du texte, il sera compris que les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement ou de circulation d'un fluide, tel que de l'air, à travers la turbomachine 2, l'amont définissant le côté d'où arrive le fluide sur un organe tel un distributeur, l'aval le côté 5 opposé, où le fluide dépasse l'organe. De même, le terme « axial » se rapport à un axe selon lequel s'écoule l'air depuis l'amont vers l'aval et qui est un axe A de révolution de la turbomachine 2. Le terme « radial » se rapporte, quant à lui, à une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale. 10 En référence à la figure 5 qui montre l'écoulement du flux F d'air, de manière schématique sur une demie hauteur de la veine 4, on distingue deux zones 12, 14 distinctes de l'écoulement du flux F d'air, à savoir une zone 12 centrale et une zone située à proximité d'une des parois, appelée couche 14 limite. Dans cette couche 14 limite, la vitesse d'écoulement du 15 flux F d'air varie fortement et rapidement en allant d'une vitesse nulle ou quasi nulle au contact de la paroi 10, à une vitesse d'environ Mach 0,8 atteinte à proximité de et dans la zone 12 centrale. La couche 14 limite s'étend sur une hauteur h d'environ 10% de la hauteur totale de la veine 4. L'on décrit à présent le peigne 6 en référence aux figures 2 à 4. 20 Le peigne 6 comprend un corps 16 et des moyens 18 de mesure des caractéristiques du flux F d'air circulant dans la veine 4. En l'espèce ces moyens 18 de mesure sont des sondes aptes à mesurer chacune au moins une caractéristique particulière du flux F d'air comme par exemple la vitesse, la température ou encore la pression. 25 Le corps 16 comprend deux éléments 20, 22, à savoir un premier élément 20 portant une première partie 18a des moyens 18 de mesure et un second élément 22 prolongeant le premier élément 20 et portant une seconde partie 18b des moyens 18 de mesure. Bien que les moyens 18 de mesure (dans le cas présent des 30 pitots) soient représentés sensiblement perpendiculaires au corps, ils 3057065 7 pourraient également être inclinés, selon un angle d'incidence déterminé, par rapport à celui-ci. Avantageusement, le second élément 22 du corps 16 est mobile par rapport au premier élément 20 selon au moins selon un mouvement de 5 translation le long d'une direction générale d'extension de du peigne 6, c'est-à-dire selon un axe P passant à la fois par le premier élément 20 et le second élément 22 du corps 16. Le premier élément 20 du corps 6, particulièrement visible sur les figures 3, 4 et à échelle agrandie et de détail sur la figure 6, comprend : 10 - un bloc 24 sur lequel est montée la première partie 18a des moyens 18 de mesure, et - un tube 26 prolongeant le bloc 24 depuis une surface 28 inférieure et comprenant, dans une portion 30 extrême éloignée du bloc 24, un épaulement 32 dont le rôle sera expliqué ci- 15 après. De préférence, le tube 26 est un tube 26 creux à section circulaire recevant au moins partiellement la seconde partie 22 du corps 16. En outre, le premier élément 20 du corps 16 comprend, à une première extrémité 34, à l'opposé du tube 26, une embase 36 ayant une 20 platine 38 et un fût 40 faisant saillie de la platine 38, l'embase 36 servant à la fixation du peigne 6 sur une paroi 8, 10 de la veine 4, de préférence la paroi 8 supérieure de la veine 4. Avantageusement, le premier élément 20 est monobloc (il s'agit par exemple une pièce de fonderie) et le bloc 24 fait directement saillie de 25 la surface 28 inférieure du fût 40, à l'opposé de la platine 38. Selon un aspect, le bloc 24, qui est l'élément le plus volumineux du premier élément 20 du corps 16, présente un profil aérodynamique afin de réduire son impact sur l'écoulement du flux F d'air dans la veine 4. Enfin, le premier élément 20 du corps 16 comprend un trou 42 30 traversant l'embase 36 et le bloc 24 et débouchant dans le tube 26, ce trou 42 servant notamment au passage de câbles 44 reliant les moyens 18 de 3057065 8 mesures à une station d'acquisition et de traitement des mesures, non représentée, distincte de la veine 4. Le second élément 22 du corps 16, particulièrement visible sur les figures 3, 4 et à échelle agrandie et de détail sur la figure 7, comprend : 5 - une borne 46 ayant une face 48 supérieure, une face 50 inférieure, et sur laquelle est montée la seconde partie 18b des moyens 18 de mesure, - un profilé 52 faisant saillie de la face 48 supérieure de la borne 46 et ayant une section complémentaire à la section du tube 26 10 du premier élément 20, le profilé présentant, dans une portion 54 inférieure proche de la borne 46 une collerette 56 dont le rôle sera expliqué ci-après, et - un pion 58 faisant saillie de la surface 50 inférieure de la borne 46, en direction opposée au profilé 52. 15 Avantageusement, le second élément 22 est monobloc, (il s'agit par exemple une pièce de fonderie) et le profilé 52 fait directement saillie de la face 48 supérieure de la borne 46, à l'opposé du pion 58. Selon un aspect, la borne 46, qui est l'élément le plus volumineux du second élément 22 du corps 16, présente un profil 20 aérodynamique afin de réduire son impact sur l'écoulement du flux F d'air dans la veine 4. De préférence, la borne 46 et le profilé 52 du second élément 22 du corps 16 sont creux et communiquent entre eux, de sorte à permettre le passage des câbles 44 reliant les moyens 18 de mesure, en l'espèce la 25 seconde partiel8b, à la station d'acquisition et de traitement des mesures, les câbles 44 passant alors au travers du tube 26 et du trou 42 du premier élément 20 du corps 16 du peigne 6, comme décrit ci-avant. Lorsque le peigne 6 est assemblé, comme on le voit sur les figures 2 et 3 notamment, le profilé 52 du second élément 22 du corps 16 30 est inséré dans le tube 26 du premier élément 20 du corps 16 de sorte que la face 50 inférieure de la borne 46 soit à une extrémité du peigne 6 3057065 9 opposée à l'embase 36. Le peigne 6 est alors télescopique, le second élément 22 étant mobile par rapport au premier élément 20 selon une liaison pivot-glissant. On notera également que le pion 58 est à une extrémité du peigne 6 opposée à l'embase 36. 5 Avantageusement, le premier élément 20 du corps 16 présente une rainure 60 et le second élément 22 du corps 16 comprend un doigt 62 faisant saillie du profilé 52, apte à se loger dans ladite rainure 60. La coopération entre le doigt 62 et la rainure 60 permet de limiter la rotation et/ ou la translation du second élément 22 par rapport au premier élément 20 10 du corps 16 du peigne 6. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, la rainure 60 est pratiquée dans la platine 38 et s'ouvre à l'opposé du second élément 22, c'est-à-dire à l'opposé du tube 26 du premier élément 20. Lorsqu'il est monté dans la veine 4, le peigne 6 s'étend 15 radialement et a notamment pour objectif de mesurer les caractéristiques de la couche 14 limite du flux F d'air, c'est-à-dire approximativement dix pour cent (10%) de la hauteur de la veine 4. Il est donc indispensable que les moyens 18 de mesure soient correctement positionnés dans la veine 4. Pour cela, le peigne 6 comprend un moyen 64 d'écartement du 20 premier élément 20 du peigne 6 par rapport au second élément 22. En l'espèce le moyen 64 d'écartement est un ressort 64 prenant place autour du tube 26 et du profilé 52 du corps 16 et entre l'épaulement 32 et la collerette 56. Lorsque les deux éléments 20, 22 du corps 16 sont rapprochées 25 l'une de l'autre, le ressort 64 est comprimé entre l'épaulement 32 et la collerette 56 comme représente sur les médaillons détails de la figure 3. Lorsque le ressort 64 est entièrement comprimé, le doigt 62 du second élément 22 du corps 16 se trouve hors de la rainure 60 et le second élément 22 du corps peut alors pivoter autour de l'axe P. 30 En revanche, comme cela est illustré sur les médaillons de détail de la figure 4, lorsque le peigne 6 est monté dans une veine 4, ici sur la 3057065 10 paroi supérieure 8 de la veine, le ressort 64 se détend de sorte à écarter l'un de l'autre le premier élément 20 et le second élément 22 du corps 16 tendant ainsi à plaquer la face 50 inférieure de la borne 46 du second élément 22 contre la paroi 10 inférieure de la veine 4. On remarque 5 également que le doigt 62 est logé dans la rainure 60 du premier élément 20, au contact d'une surface 60a de fond de celle-ci, ce qui empêche la rotation et la translation autour et le long de l'axe P du second élément 22 par rapport au premier élément 20. Comme on le voit sur la figure 7, la paroi 10 inférieure de la 10 veine 4 est pourvue d'un logement 66 accueillant le pion 58 du second élément 22 du corps 16 du peigne 6. La coopération entre le logement 66 et le pion 58 du second élément 22 du corps 16 du peigne 6 assure d'une part que la face 50 inférieure de la borne 46 est en contact avec la paroi 10 inférieure, et 15 d'autre part que le peigne 6 est correctement orienté et que le force de l'écoulement du flux F d'air dans la veine 4 n'induit pas de mouvement du peigne 6, au bénéfice de la qualité des mesures. En référence aux figures 6 et 7, la face 50 inférieure de la borne 46 et une surface 68 inférieure du fût 40 du peigne 6 sont usinées de sorte 20 à être complémentaires de la forme de la paroi 10 inférieure et de la paroi 8 supérieure de la veine 4 respectivement. Cette complémentarité permet notamment d'éviter de perturber l'écoulement du flux F d'air dans la veine 4. Avantageusement, mais non exclusivement, le peigne 6 est 25 monté sur la paroi 8 supérieure de la veine 4 de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'avoir accès à la paroi 10 inférieure de la veine 4 pour monter le peigne 6 qui vient d'être décrit. De plus, les dimensions du fût 40 de l'embase 36 seront choisies de sorte que : - le fût 40 ne pénètre pas dans la veine 4 ; 30 - la surface 68 inférieure du fût 40 de l'embase 36 affleure avec la paroi 8 supérieure de la veine 4, et que 3057065 11 - le fût 40 soit de dimensions très proches des dimensions d'une fenêtre 70 de la paroi 8 supérieure de la veine 4 par laquelle le peigne 6 est inséré dans la veine 4 et qu'il n'existe ainsi, entre la fenêtre 70 et le fût 40, qu'un jeu permettant le montage et le 5 démontage du peigne 6 dans la veine 4. Toutefois, on précise que, pour les besoins d'aérodynamisme, le jeu peut par exemple être comblé pas une mousse expansive durant la phase de certification de la veine 4. Le peigne 6 qui vient d'être décrit permet ainsi de réaliser des 10 mesures fiables et précises dans la couche 14 limite d'un flux F d'air d'une turbomachine 2. En outre, la présence du ressort 64 rend le peigne 6 adaptable à différentes veines 4. Ainsi, un même peigne 6 pourra servir à certifier plusieurs veines 4 similaires ou une même veine 4 en plusieurs points 15 différents selon l'axe A de la turbomachine 2, la hauteur de la veine 4 en ces différents points ou de chaque veine 4 étant différente. De plus, le ressort 64 et la coopération entre le pion 58 et le logement 66 permettent de réaliser un peigne 6 d'encombrement réduit, si bien que l'écoulement du flux F d'air est peu perturbé, au bénéfice de la 20 qualité des mesures effectuées. En effet, grâce à la liaison du peigne 6 avec la paroi 8 supérieure et la paroi 10 inférieure, les efforts du flux F d'air sur le peigne 6 induisent peu (ou pas) de mouvement ou de déformation du peigne 6. Enfin, le blocage en rotation du second élément 22 du corps 16 par 25 rapport au premier élément 20, permet que l'ensemble des moyens 18 de mesures soient orientés de manière identique de sorte que lorsque le peigne 6 est correctement positionné dans la veine 4, tous les moyens 18 de mesure ont un angle de dérapage et un angle d'incidence identiques. L'angle d'incidence et l'angle de dérapage sont des angles définis 30 par rapport à un plan transversal et un plan longitudinal de la turbomachine 2 respectivement. REVENDICATIONS1. Peigne (6) de mesure des caractéristiques d'un flux (F) d'air d'une veine (4) de turbomachine (2), le peigne (6) comprenant un corps (16) portant des moyens (18) de mesure, caractérisé en ce que : - le corps (16) comprend un premier élément (20) portant une première partie (18a) des moyens (18) de mesure, et un second élément (22) prolongeant le premier élément (20) et portant une seconde partie (18b) des moyens (18) de mesure, le second élément (22) étant mobile par rapport au premier élément (20), et en ce que - le peigne (6) comprend un moyen (64) d'écartement du premier élément (20) par rapport au second élément (22). 2. Peigne (6) selon la revendication 1, dans lequel le premier élément (20) du corps (16) comprend, à une première extrémité (34), une embase (36) de fixation du peigne (6). 3. Peigne (6) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le second élément (22) du corps (16) comprend un pion (58) faisant saillie d'une extrémité du peigne (6) opposée à l'embase (36). 4. Peigne (6) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l'un du premier élément (20) et du second élément (22) du corps (16) présente une rainure (60) et l'autre du second élément (22) et du premier élément (20) du corps (16) comprend un doigt (62) apte à se loger dans ladite rainure (60). 5. Peigne (6) selon la revendication 4, dans lequel la rainure (60) est pratiquée dans une platine (38) du premier élément (20) et s'ouvre dans une direction opposée au second élément (22). 6. Peigne (6) selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le premier élément (20) du corps (16) comprend un tube (26) et le second élément (22) du corps (16) comprend un profilé (52) dont fait saillie le doigt (62). 3057065 13 7. Peigne (6) selon la revendication 6, dans lequel le tube (26) est creux et apte à recevoir le profilé (52). 8. Peigne (6) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le moyen (64) d'écartement est un ressort. 5 9. Veine (4) de turbomachine (2) comprenant une première paroi (8), une seconde paroi (10) opposée à la première, et un peigne (6) selon l'une quelconques des revendications précédentes. 10. Veine (4) selon la revendication 9, dans laquelle, le second élément (22) du corps (16) comprend un pion (58) faisant saillie 10 d'une extrémité du peigne (6) opposée à l'embase (36), la première paroi (8) présente une fenêtre (70) apte à recevoir le premier élément (20) du corps (16) du peigne (6) et la seconde paroi (10) présente un logement (66), en regard de la fenêtre (70), apte à recevoir le pion (58) du second élément (22) du corps (16) du peigne (6). 15