Brevet FR3065806A1 — publié le 20181102

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF DE MESURE DE CARACTERISTIQUES D'UN ECOULEMENT D'AIR La prÃ©sente invention concerne un procÃ©dÃ© pour la fabrication d'un corps destinÃ© Ã de mesure de caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement d'air, en particulier dans une turbomachine, telle qu'un turborÃ©acteur ou un turbopropulseur. Classiquement, un turborÃ©acteur Ã double flux 10, comme l'illustre la figure 1, est constituÃ© d'une turbine Ã gaz 12 d'axe de rÃ©volution 14 entrainant une roue de soufflante 16 carÃ©nÃ©e, celle-ci Ã©tant gÃ©nÃ©ralement placÃ©e Ã l'amont du turborÃ©acteur. La masse d'air aspirÃ©e par le moteur est divisÃ©e en un flux d'air primaire (flÃ¨che A), qui circule dans la turbine Ã gaz 12 ou corps primaire, et un flux d'air secondaire (flÃ¨che B), qui est issu de la soufflante 16 et qui entoure annulairement le corps primaire, les flux d'air primaire et secondaire Ã©tant concentriques et Ã©voluant dans une veine annulaire primaire 18 et une veine annulaire secondaire 20, respectivement. D'une maniÃ¨re bien connue, le flux d'air primaire (flÃ¨che A) est gÃ©nÃ©ralement compressÃ© par un compresseur basse pression 22 puis par un compresseur haute pression 24 comprenant chacun des aubages fixes 20 26 et mobiles disposÃ©s alternativement dans la direction de dÃ©placement du flux. L'arbre du compresseur basse pression est reliÃ© Ã la roue de soufflante 4 et est entrainÃ© en rotation par l'arbre d'une turbine basse pression agencÃ©e en aval (non reprÃ©sentÃ©). L'arbre du compresseur haute pression est entrainÃ© en rotation par l'arbre d'une turbine haute pression agencÃ©e en 25 sortie d'une chambre de combustion et en amont de la turbine basse pression (non reprÃ©sentÃ©es). Dans un tel turborÃ©acteur Ã double corps, on dÃ©signe habituellement par carter de soufflante, la paroi annulaire externe 28 entourant la roue de soufflante 16 et par carter intermÃ©diaire 30, un Ã©lÃ©ment 30 structural de la turbomachine intercalÃ© axialement entre les compresseurs, basse pression 22 et, haute pression 24 et qui traverse les veines annulaire 3065806 2 primaire 18 et secondaire 20. Ce carter intermÃ©diaire 30 comprend deux parois annulaires radialement interne 32 et externe 34 dÃ©limitant, respectivement, intÃ©rieurement et extÃ©rieurement la veine annulaire 18 d'Ã©coulement du flux d'air primaire, et deux parois annulaires radialement 5 interne 36 et externe 38 dÃ©limitant intÃ©rieurement et extÃ©rieurement la veine annulaire secondaire 20, respectivement. Dans le cadre du dÃ©veloppement d'un turborÃ©acteur, il est nÃ©cessaire de tester les performances de celui-ci afin de le certifier. Des turbomachines de dÃ©veloppement sont ainsi prÃ©vues Ã cet effet. Sur ces 10 turborÃ©acteurs, un nombre important de mesures est effectuÃ©. Sont mesurÃ©es, en particulier, les caractÃ©ristiques du flux aÃ©rodynamique Ã une pluralitÃ© de positions axiales ou plans de mesures tels que ceux reprÃ©sentÃ©s avec les rÃ©fÃ©rences 40a, 40b, 40c. A cette fin, des dispositifs de mesure 42a, 42b, 42c, 15 communÃ©ment appelÃ©s mesureurs, agencÃ©s au niveau des plans de mesures 40a, 40b, 40c sont couramment utilisÃ©s pour caractÃ©riser le flux aÃ©rodynamique en mesurant en fonctionnement des paramÃ¨tres tels que par exemple la pression et la tempÃ©rature. Comme reprÃ©sentÃ© en figure 2, un tel dispositif de mesure comprend un corps 46 comportant une branche principale 48 s'Ã©tendant dans une direction dÃ©terminÃ©e sensiblement radiale dans le flux d'air secondaire. La branche principale porte une premiÃ¨re 50 et une seconde 52 branches auxiliaires qui s'Ã©tendent dans une direction sensiblement perpendiculaire Ã la direction d'allongement de la branche principale.et correspondant Ã la direction circonfÃ©rentielle dans la veine annulaire. Chaque branche auxiliaire 50, 52 comprend des buses 54 logeant des moyens de mesure de caractÃ©ristiques de l'Ã©coulement d'air. Le corps 46 comprend une embase 56 formÃ©e Ã l'extrÃ©mitÃ© radialement externe de la branche principale 48, cette embase 56 Ã©tant destinÃ©e Ã Ãªtre montÃ©e depuis l'intÃ©rieur de la veine annulaire d'air secondaire dans une ouverture de la paroi annulaire radialement externe 48 3065806 3 et fixÃ©e rigidement par vissage Ã celle-ci. Les moyens de mesure de caractÃ©ristiques de l'Ã©coulement d'air sont reliÃ©s Ã des moyens de traitement et d'analyse par des cÃ¢bles Ã©lectriques 58 circulant dans la branche principale 46 jusqu'au travers de l'embase 56. 5 La premiÃ¨re branche auxiliaire 50 est agencÃ©e radialement Ã l'intÃ©rieur de la seconde branche auxiliaire 52 et est positionnÃ©e Ã l'extrÃ©mitÃ© libre de la branche principale 48, c'est-Ã -dire Ã l'extrÃ©mitÃ© radialement interne de celle-ci. Les branches auxiliaires 50, 52 s'Ã©tendent sensiblement suivant un arc de cercle dont le centre est situÃ© sur l'axe de rotation X de la 10 turbomachine. Un tel dispositif permet de mesurer les caractÃ©ristiques de l'Ã©coulement d'air Ã deux positions radiales diffÃ©rentes et en plusieurs positions circonfÃ©rentielles de chacune desdites positions radiales. Dans ce type de dispositif, il est important que les extrÃ©mitÃ©s de sortie des buses, 15 c'est-Ã -dire les extrÃ©mitÃ©s amont des buses soient toutes situÃ©es dans un mÃªme plan afin de permettre une interprÃ©tation des rÃ©sultats de pression et/ou tempÃ©rature obtenus. Pour optimiser le montage de ce type de dispositif de mesure depuis l'extÃ©rieur de la veine annulaire, celui-ci a Ã©tÃ© scindÃ© en deux parties 20 dont l'une comprend une premiÃ¨re portion 60 de branche principale et porte la premiÃ¨re branche auxiliaire 50 et l'autre comprend une seconde portion 62 de branche principale auxiliaire et porte la seconde branche auxiliaire (figure 3). Toutefois, la fabrication de deux parties assemblÃ©es l'une Ã l'autre 25 pose plusieurs difficultÃ©s. En effet, il est difficile de garantir le positionnement des extrÃ©mitÃ©s de sortie des buses 54 dans un mÃªme plan du fait des tolÃ©rances de fabrication et des outils mÃ©caniques Ã disposition en usinage de prÃ©cision conventionnel. De plus, la rÃ©alisation de parties creuses Ã forme Ã©volutive Ã 30 l'intÃ©rieur du corps pour le passage des cÃ¢bles de liaison aux instruments de mesure agencÃ©s dans les buses est impossible Ã rÃ©aliser par usinage 3065806 4 traditionnel, du fait des cavitÃ©s engendrÃ©es par une forme totalement fermÃ©e, elle-mÃªme optimisÃ©e pour l'Ã©coulement aÃ©rodynamique. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et Ã©conomique aux problÃ¨mes prÃ©citÃ©s. 5 A cet effet, l'invention propose un procÃ©dÃ© de fabrication du corps d'un dispositif de mesure de caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement d'air dans une turbomachine comprenant une branche principale s'Ã©tendant selon une direction dÃ©terminÃ©e et reliÃ©e Ã une embase Ã une extrÃ©mitÃ© selon ladite direction, la branche principale portant une premiÃ¨re branche auxiliaire et 10 une seconde branche auxiliaire s'Ã©tendant sensiblement dans une mÃªme direction perpendiculaire Ã ladite direction dÃ©terminÃ©e et espacÃ©es l'une de l'autre selon ladite direction dÃ©terminÃ©e, le procÃ©dÃ© comprenant les Ã©tapes suivantes : a) rÃ©aliser ledit corps d'une seule piÃ¨ce, et 15 b) rÃ©aliser une dÃ©coupe du corps de maniÃ¨re Ã obtenir une premiÃ¨re partie de branche principale portant la premiÃ¨re branche auxiliaire et une seconde partie de branche principale portant la seconde branche auxiliaire, la dÃ©coupe Ã©tant rÃ©alisÃ©e au moins en partie selon ladite direction dÃ©terminÃ©e au travers de l'embase et de la branche 20 principale. La rÃ©alisation du corps en une seule piÃ¨ce et sa dÃ©coupe permet de respecter l'exigence concernant la position relative des extrÃ©mitÃ©s de sortie des buses des branches auxiliaires puisque les buses peuvent Ãªtre rÃ©alisÃ©es en mÃªme temps, ce qui rÃ©duit fortement les Ã©carts de 25 positionnement relatifs entre les buses et les parties de rÃ©fÃ©rence c'est-Ã - dire l'embase et permet d'avoir un Ã©cart des buses Ã leur positionnement nominal qui est en dessous de la tolÃ©rance souhaitÃ©e. La dÃ©coupe du corps comprenant au prÃ©alable les deux branches auxiliaires, fabriquÃ©es d'un seul tenant avec le reste du corps, permet de 30 garantir un assemblage optimal ultÃ©rieur des deux parties, c'est-Ã -dire quasiment sans-jeu de la premiÃ¨re partie et de la seconde partie de maniÃ¨re 3065806 5 simple et rapide puisque les faces desdites deux parties destinÃ©es Ã Ãªtre appliquÃ©es l'une sur l'autre sont obtenues simultanÃ©ment lors de la dÃ©coupe et sont donc nÃ©cessairement complÃ©mentaire La rÃ©alisation d'un seul tenant de l'embase puis la dÃ©coupe au 5 travers de celle-ci permet de garantir un agencement optimal du dispositif dans la veine puisque l'embase assure une fixation du dispositif sur une paroi annulaire de la veine annulaire d'air. Cette fixation Ã©tant dÃ©sormais bien maitrisÃ©, il est possible de garantir un bon positionnement du dispositif dans la veine. 10 Enfin, on notera que le dispositif de mesure obtenu avec le procÃ©dÃ© selon l'invention peut Ãªtre aisÃ©ment montÃ© dans une turbomachine du fait de sa rÃ©alisation en deux parties distinctes. Avantageusement, le procÃ©dÃ© comprend une Ã©tape de fourniture d'un support sur lequel est rÃ©alisÃ© la premiÃ¨re partie de branche principale 15 du corps qui supporte intÃ©gralement la seconde partie de branche principale. L'utilisation d'un seul support permet de ne rÃ©aliser qu'une seule piÃ¨ce support pour la premiÃ¨re partie de branche principale. De plus, cela simplifie les opÃ©rations ultÃ©rieures de dÃ©solidarisation puisque seule la premiÃ¨re partie la branche principale doit Ãªtre dÃ©solidarisÃ©e du support. 20 Selon une caractÃ©ristique de l'invention, l'Ã©tape a) est rÃ©alisÃ©e par fabrication additive, de prÃ©fÃ©rence par fusion ou frittage de lits de poudre, plus particuliÃ¨rement de poudre mÃ©tallique. L'Ã©tape b) peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e par Ã©lectroÃ©rosion. L'avantage de cette derniÃ¨re technique est de permettre une dÃ©coupe prÃ©cise et avec un trÃ¨s faible enlÃ¨vement de matiÃ¨re au niveau du 25 trait de coupe. De plus, elle s'avÃ¨re particuliÃ¨rement bien adaptÃ©e Ã des dÃ©coupes complexes. L'invention sera mieux comprise et d'autres dÃ©tails, caractÃ©ristiques et avantages de l'invention apparaÃ®tront Ã la lecture de la description suivante faite Ã titre d'exemple non limitatif en rÃ©fÃ©rence aux 30 dessins annexÃ©s dans lesquels : 3065806 6 la figure 1 dÃ©jÃ dÃ©crite, est une demi-vue schÃ©matique en coupe axiale d'un turborÃ©acteur d'aÃ©ronef d'un type connu ; la figure 2 dÃ©jÃ dÃ©crite, est une vue schÃ©matique en perspective d'un dispositif de mesure de caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement selon la 5 technique connue ; la figure 3 dÃ©jÃ dÃ©crite, est une vue schÃ©matique de cÃ´tÃ© du corps du dispositif de mesure de la figure 2 ; la figure 4 est une vue schÃ©matique du procÃ©dÃ© de rÃ©alisation du corps d'un dispositif de mesure des caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement d'air 10 selon l'invention ; la figure 5 est une vue schÃ©matique de l'embase du corps de la figure 4. On se rÃ©fÃ¨re maintenant Ã la figure 4 qui reprÃ©sente schÃ©matiquement l'Ã©tape finale d'obtention d'un corps pour un dispositif de mesure de caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement d'air similaire Ã ce qui a Ã©tÃ© 15 dÃ©crit en rÃ©fÃ©rence aux figures 1 Ã 3. Selon l'invention, le procÃ©dÃ© comprend essentiellement deux Ã©tapes, une premiÃ¨re Ã©tape de rÃ©alisation par toute mÃ©thode d'un corps 64 d'une seule piÃ¨ce conforme Ã ce qui a Ã©tÃ© dÃ©crit prÃ©cÃ©demment et une seconde Ã©tape de dÃ©coupe du corps 64 monobloc. Ainsi, le corps 64 20 comprend une branche principale 66 s'Ã©tendant selon une direction A dÃ©terminÃ©e destinÃ©e Ã correspondre Ã la direction radiale lorsque le corps 64 est agencÃ©e dans une veine annulaire d'une turbomachine. La branche principale 66 porte une premiÃ¨re branche auxiliaire 68 et une seconde branche auxiliaire 70 espacÃ©es l'une de l'autre dans la direction A 25 dÃ©terminÃ©e et sont destinÃ©es Ã s'Ã©tendre dans une direction 72 circonfÃ©rentielle de la veine d'air dans laquelle on souhaite mesurer la pression et/ou la tempÃ©rature par exemple. Le corps 64 comprend Ã©galement une embase 74 agencÃ©e Ã une extrÃ©mitÃ© de la branche principale qui est opposÃ©e Ã celle portant la premiÃ¨re branche auxiliaire. 30 En premier lieu, le procÃ©dÃ© consiste Ã fournir un support 76 ayant de prÃ©fÃ©rence la forme de la face aval du corps 64. Dans un second temps, 3065 806 7 on procÃ¨de Ã la fabrication additive du corps 64 d'un seul tenant par fusion de lits de poudre. Ce procÃ©dÃ©, bien connu de l'Ã©tat de la technique consiste Ã dÃ©poser successivement des couches de poudre d'Ã©paisseurs calibrÃ©es et Ã effectuer une fusion de grains de poudre aux endroits oÃ¹ l'on souhaite crÃ©er 5 un Ã©lÃ©ment de structure du corps 64. La poudre est de prÃ©fÃ©rence mÃ©tallique dans le cas prÃ©sent. L'intÃ©rÃªt de cette technique est de permettre une rÃ©alisation simultanÃ©e des buses 54 des branches auxiliaires 68, 70 lors de l'Ã©tape de fabrication du corps 64, ce qui permet de rÃ©aliser un alignement des 10 extrÃ©mitÃ©s de sortie des buses 54 dans un mÃªme plan 78. Cet alignement des extrÃ©mitÃ©s de sortie des buses est ainsi plus prÃ©cis avec le procÃ©dÃ© selon l'invention qu'avec la technique antÃ©rieure. Dans une seconde Ã©tape, le procÃ©dÃ© consiste Ã effectuer une dÃ©coupe du corps 64, de prÃ©fÃ©rence par Ã©lectroÃ©rosion, c'est-Ã -dire au 15 travers de l'embase 74 et de la branche principale 66. Comme cela est visible sur la figure 5, la dÃ©coupe est rÃ©alisÃ©e de maniÃ¨re Ã sÃ©parer l'embase 74 et la branche principale 66 en deux parties 66a, 66b. Ainsi, on obtient aprÃ¨s dÃ©coupe, une premiÃ¨re partie 66a de branche principale 66 portant la premiÃ¨re branche auxiliaire 68 et une 20 seconde partie 66b de branche principale 66 portant la seconde branche auxiliaire 70. La premiÃ¨re partie 66a de branche principale 66 porte Ã une extrÃ©mitÃ© opposÃ©e Ã la premiÃ¨re branche auxiliaire 68 une premiÃ¨re partie d'embase 74a et la seconde partie 66b de branche principale 66 porte Ã une extrÃ©mitÃ© opposÃ©e Ã la seconde branche auxiliaire 70 une seconde partie 25 d'embase 74b. On comprend que pour rÃ©aliser les deux parties prÃ©citÃ©es, la dÃ©coupe est rÃ©alisÃ©e au moyen d'un fil d'Ã©lectroÃ©rosion s'Ã©tendant dans une direction sensiblement parallÃ¨le aux premiÃ¨re 68 et seconde 70branches auxiliaires et qui est dÃ©placÃ© selon une direction sensiblement radiale A de 30 maniÃ¨re Ã sÃ©parer la branche principale 66 en deux parties selon sa direction d'allongement. 3065806 8 On comprend Ã©galement que le procÃ©dÃ© selon l'invention permet, de maniÃ¨re plus gÃ©nÃ©rale, un positionnement relatif des buses de sortie les unes par rapport aux autres avec une meilleure prÃ©cision de sorte que le procÃ©dÃ© n'est pas limitÃ© Ã la rÃ©alisation d'un dispositif de mesure ayant des 5 sorties de buses alignÃ©es selon un mÃªme plan, mÃªme si cette configuration s'avÃ¨re intÃ©ressante comme exposÃ© prÃ©cÃ©demment. Egalement, le procÃ©dÃ© selon l'invention permet de rÃ©duire la quantitÃ© de matiÃ¨re nÃ©cessaire Ã la rÃ©alisation de la premiÃ¨re partie 66a et de la seconde partie 66b puisque seul un support 76 doit Ãªtre obtenu, la seconde partie 66b Ã©tant supportÃ©e par la 10 premiÃ¨re partie 66a lors de sa rÃ©alisation. De plus, la sÃ©paration du premier support 66a du second support 66b est trÃ¨s simple puisqu'il s'agit de sÃ©parer les deux parties au niveau du trait de dÃ©coupe, alors que la sÃ©paration de la premiÃ¨re partie 66a du support 76 est plus dÃ©licate. Ainsi, l'utilisation d'un seul et unique support simplifie les opÃ©rations ultÃ©rieures de dÃ©solidarisation 15 en n'ayant que la premiÃ¨re partie de branche principale Ã dÃ©solidariser du support 76. REVENDICATIONS1. ProcÃ©dÃ© de fabrication du corps (64) d'un dispositif de mesure de caractÃ©ristiques d'un Ã©coulement d'air dans une turbomachine comprenant une branche principale (66) s'Ã©tendant selon une direction dÃ©terminÃ©e (A) et reliÃ©e Ã une embase (74) Ã une extrÃ©mitÃ© selon ladite direction (A), la branche principale (66) portant une premiÃ¨re branche auxiliaire (68) et une seconde branche auxiliaire (70) s'Ã©tendant sensiblement dans une mÃªme direction perpendiculaire (72) Ã ladite direction dÃ©terminÃ©e (A) et espacÃ©es l'une de l'autre selon ladite direction dÃ©terminÃ©e (A), le procÃ©dÃ© comprenant les Ã©tapes suivantes : a) rÃ©aliser ledit corps (64) d'une seule piÃ¨ce, et b) rÃ©aliser une dÃ©coupe du corps (64) de maniÃ¨re Ã obtenir une premiÃ¨re partie (66a) de branche principale portant la premiÃ¨re branche auxiliaire (68) et une seconde partie (66b) de branche principale portant la seconde branche auxiliaire (70), la dÃ©coupe Ã©tant rÃ©alisÃ©e au moins en partie selon ladite direction dÃ©terminÃ©e au travers de l'embase (74) et de la branche principale (66). 2. ProcÃ©dÃ© selon la revendication 1, dans lequel il comprend la fourniture d'un support (76) sur lequel est rÃ©alisÃ© la premiÃ¨re partie (66a) de branche principale du corps qui supporte intÃ©gralement la seconde partie (66b) de branche principale. 3. ProcÃ©dÃ© selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'Ã©tape a) est rÃ©alisÃ©e par fabrication additive. 4. ProcÃ©dÃ© selon la revendication 3, dans lequel l'Ã©tape a) consiste en une fusion de lits de poudre, de prÃ©fÃ©rence mÃ©tallique. 5. ProcÃ©dÃ© selon l'une des revendications 1 Ã 4, dans lequel l'Ã©tape b) est rÃ©alisÃ©e par Ã©lectroÃ©rosion.30