Brevet FR3082937A1 — publié le 20191227

DISPOSITIF DE MESURE DE PARAMETRES D'UN FLUX AERODYNAMIQUE PRECONTRAINT, VEINE DE TURBOMACHINE POUR UN TEL DISPOSITIF DE MESURE ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN TEL DISPOSITIF DE MESURE 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mesure de paramètres d'un flux aérodynamique, et en particulier d'un flux aérodynamique d'une turbomachine. Elle vise également une veine de turbomachine comprenant un tel dispositif de mesure et un procédé de montage dudit dispositif de mesure. 2. Etat de la technique Dans le cadre du développement des turbomachines, et en particulier de turbomachines pour aéronef, celles-ci subissent une pluralité de tests et d'essais permettant de vérifier et de valider d'une part, leur bon fonctionnement et d'autre part, leur capacité à maintenir leurs intégrités et leurs performances. La validation de ces tests et essais permet d'obtenir une certification autorisant leur mise en service. Il est en particulier réalisé lors de ces tests et essais des mesures de certains paramètres de flux aérodynamique, tels que la pression, la température et/ou l'accélération au moyen d'un dispositif de mesure. Ce dispositif de mesure est connu généralement sous le nom de mesureur intrusif ou peigne de mesure. Il en existe différents types qui sont adaptés à mesurer un ou plusieurs paramètres du flux et qui sont généralement installés dans une ou plusieurs zone(s) précise(s) de la turbomachine où circule le flux aérodynamique à mesurer, telles que des zones d'une veine aérodynamique. En effet, le flux aérodynamique circulant dans une veine de la turbomachine présente des caractéristiques différentes dans diverses zones de la veine, par exemple au niveau de la zone centrale de celle-ci, le long des parois délimitant la veine, en amont de pales de stator, etc. Plusieurs dispositifs peuvent donc être nécessaires pour une cartographie complète des paramètres du flux dans la veine. Un dispositif de mesure est fixé de manière générale sur une paroi de la turbomachine et comprend un corps allongé s'étendant à travers le flux aérodynamique. Le corps est équipé de moyens de relevé d'informations relatives aux paramètres du flux. Un tel dispositif est connu par exemple du document FR 2 952 713. Il est connu que les dispositifs de mesure de ce genre sont soumis à des phénomènes vibratoires du fait de leur caractère intrusif dans le flux aérodynamique. Ces phénomènes vibratoires ont pour origine la perturbation du flux du fait de l'intégration du dispositif de mesure dans le flux en amont ou en aval d'un disque de rotor suivant la circulation du flux dans la turbomachine. En particulier, des phénomènes aéro-élastiques font vibrer le dispositif de 2 mesure à cause de l'agencement du corps en porte-à-faux dans le flux aérodynamique et de sa faible robustesse. Les vibrations peuvent être interprétées comme des oscillations pendulaires suivant une amplitude maximale et minimale qui génèrent des déformations en flexion du corps du dispositif de mesure. De manière générale, les organes des 5 turbomachines ne peuvent jamais être parfaitement équilibrés dynamiquement. Des balourds et les perturbations générés par la turbomachine risquent de correspondre à l'une des fréquences propres de résonnance du dispositif de mesure. Dans certains cas, le dispositif de mesure peut également subir un phénomène de flottement, c'est-à-dire se mettre à « claquer » tel un drapeau au vent et/ou impacter les 10 performances aérodynamiques. Dans le pire des cas, le dispositif de mesure est susceptible d'entrer en résonnance voire de se casser ce qui peut engendrer des dommages importants à la turbomachine. 3. Objectif de l'invention Le présent déposant s'est donc fixé notamment comme objectif de fournir un 15 dispositif de mesure qui permette de réduire les phénomènes pouvant affecter un dispositif de mesure tout en limitant des modifications importantes à sa structure. 4. Exposé de l'invention On parvient à cet objectif conformément à l'invention grâce à un dispositif de mesure de paramètres d'un flux aérodynamique d'une turbomachine, le dispositif de 20 mesure étant destiné à être fixé sur une paroi de la turbomachine qui s'étend autour d'un axe longitudinal X et à s'étendre suivant un axe radial Z depuis cette paroi dans le flux aérodynamique, le dispositif de mesure comprenant un corps structural qui s'étend selon l'axe radial Z et qui porte des moyens de relevé d'informations configurés de manière à relever des informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique de la 25 turbomachine, le corps comprenant un bord d'attaque et un bord de fuite opposés, le corps comprenant en outre un évidement formant une première portion de paroi et une deuxième portion de paroi opposées et espacées l'une de l'autre, le dispositif de mesure comprenant une pièce rapportée qui est montée par complémentarité de forme dans l'évidement et qui est destinée à former au moins en partie le bord de fuite, la pièce 30 rapportée étant installée dans l'évidement avec un jeu défini entre le corps et la pièce rapportée, et le dispositif de mesure comprenant un organe de mise en précontrainte qui est configuré de manière à pré-contraindre au moins la première portion de paroi de sorte à réduire le jeu. Ainsi, cette solution permet d'atteindre l'objectif susmentionné. Le fait de pré- 3 5 contraindre le corps structural, et notamment la première portion de paroi qui est la plus en porte-à-faux, permet de réduire les oscillations pendulaires dans le plan contenant le jeu. En particulier, en rapportant une pièce, dans l'évidement du corps, qui est destinée à 3 reformer le corps structural du dispositif de mesure tout en autorisant un jeu fonctionnel entre le corps et la pièce rapportée, l'organe de mise en précontrainte, une fois actionné, entraîne la déformation du dispositif de mesure et dans au moins une première direction. Le dispositif de mesure est alors sous tension et ne peut plus se déformer davantage, 5 notamment en flexion. La déformation du dispositif de mesure supprime le jeu fonctionnel et il n'est pas nécessaire d'ajouter d'élément rigidifiant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'organe de mise en précontrainte s'étend entre la première portion de paroi et la deuxième portion de paroi et est configuré pour exercer une force de compression et/ou de flexion sur le corps de manière à 10 rapprocher la première portion de paroi vers la deuxième portion de paroi. De la sorte, lors de l'acfionnement de l'organe de mise en précontrainte (ici par traction des filets de la vis) sur la partie la plus en porte à faux du corps structural, le corps subit une flexion suivant la première direction et notamment grâce au jeu fonctionnel entre la pièce rapportée et la deuxième portion de paroi. 15 De manière avantageuse, la pièce rapportée est agencée suivant l'axe radial entre la première portion de paroi et la deuxième portion de paroi de manière à former une butée. Cette configuration permet de fixer une limite à la précontrainte exercée sur le corps et de fournir une meilleure résistance mécanique au dispositif de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'évidement débouche sur le bord 20 de fuite et traverse la paroi du corps suivant un axe transversal perpendiculaire à l'axe radial en formant la première portion de paroi à une extrémité radiale interne du corps et la deuxième portion de paroi à une extrémité radiale externe du corps, et la pièce rapportée comprend un bord aval formant une portion du bord de fuite. De la sorte, la pièce rapportée permet de reconstituer le corps structural entièrement et suivant la même 25 forme. De manière avantageuse, mais non limitativement, les première et deuxième portions de paroi sont opposées suivant l'axe radial. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le jeu est radial. Selon une autre caractéristique, dans un état de précontrainte du dispositif de 30 mesure, la pièce rapportée présente une face radialement externe dont au moins une partie est en contact avec au moins une partie d'une surface radialement interne de la deuxième portion de paroi du corps. De la sorte, un effort est exercé sur la pièce rapportée pour supprimer tout degré de liberté et éviter que celle-ci soit sujette aux phénomènes vibratoires. 35 De manière avantageuse, mais non limitafivement, l'organe de mise en précontrainte comprend un élément de serrage de type vis. Cet élément de serrage est facile à mettre en oeuvre. 4 Suivant encore une autre caractéristique, le corps comprend un trou borgne taraudé d'axe sensiblement radial dans la première portion de paroi qui débouche dans l'évidement, un trou traversant d'axe sensiblement radial dans la deuxième portion de paroi qui débouche dans l'évidement et coaxial avec le trou borgne taraudé, la pièce 5 rapportée comprenant un alésage qui s'étend sensiblement suivant l'axe radial et qui est coaxial avec le trou traversant et le trou borgne taraudé, et l'alésage, le trou borgne taraudé et le trou traversant sont destinés à recevoir l'élément de serrage. Suivant une encore une caractéristique, le dispositif de mesure comprend une semelle destinée à être fixée à la paroi d'une veine de la turbomachine, le corps étant 10 destiné à s'étendre depuis la semelle à travers la paroi de la veine. Suivant encore une caractéristique, les moyens de relevé d'informations s'étendent depuis le bord d'attaque suivant l' axe longitudinal. Suivant encore une caractéristique, les moyens de relevé d'informations sont reliés à des moyens d'acheminement des informations s'étendant au moins en partie 15 dans le corps en amont de l'évidement. L'invention concerne également une veine annulaire de turbomachine s'étendant autour d'un axe longitudinal X et comprenant une paroi destinée à guider un flux aérodynamique et à porter un dispositif de mesure présentant l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, installé radialement dans le flux aérodynamique, 20 l'organe de mise en précontrainte étant configuré de manière à pré-contraindre au moins la première portion de paroi de sorte à réduire le jeu ente le corps et la pièce rapportée. Selon une caractéristique de la veine, la paroi comprend une ouverture traversante suivant l'axe radial, le jeu entre le corps et la pièce rapportée, dans un état de repos du dispositif de mesure, étant agencé radialement dans l'ouverture traversante. 25 Cette configuration permet d'éviter les perturbations aérodynamiques. L'invention concerne encore une turbomachine à double flux comprenant au moins une veine présentant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention concerne en outre un procédé de montage d'un dispositif de mesure dans une paroi d'une turbomachine d'axe longitudinal, le procédé comprenant les étapes 30 suivantes : fournir un dispositif de mesure s'étendant suivant un axe radial perpendiculaire à l'axe longitudinal X, le dispositif comprenant un corps structural pourvu d'un évidement formant une première portion de paroi et une deuxième portion de paroi opposées et espacées l'une de l'autre, le corps comprenant un bord d'attaque et un 35 bord de fuite opposés, installer une pièce rapportée de forme complémentaire à celle de l'évidement dans ledit évidement de manière à former au moins en partie le bord de fuite, la pièce 5 rapportée étant installée dans l'évidement avec un jeu défini entre le corps et la pièce rapportée, installer un organe de mise en précontrainte configuré de manière à pré-contraindre, dans une étape de mise en précontrainte, au moins la première portion du corps de 5 sorte à réduire le jeu. Suivant une caractéristique de ce procédé, celui-ci comprend, préalablement à une étape de mise en précontrainte, une étape de fixation du dispositif de mesure équipé de l'organe de mise en précontrainte, dans un état de repos, dans la paroi de la turbomachine de manière que le dispositif de mesure s'étende radialement dans le flux 10 aérodynamique. Suivant une autre caractéristique de ce procédé, l'organe de mise en précontrainte comprend un élément de serrage sur lequel un couple de serrage est exercé, dans l'étape de mise en précontrainte, pour rapprocher la première portion de paroi vers la deuxième portion de paroi et jusqu'à ce qu'une partie d'une face radialement externe de la pièce 15 rapportée soit en contact avec une partie d'une surface radialement interne de la deuxième portion de paroi du corps. 5. Brève description 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 20 détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine double flux à laquelle s'applique l'invention ; 25 La figure 2 illustre suivant une coupe axiale, partielle et très schématique un exemple de dispositif de mesure installé dans une paroi d'une veine de turbomachine, le dispositif de mesure comprenant un corps structural, une pièce rapportée et un organe de mise en précontrainte selon l'invention; La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un exemple de dispositif de mesure 30 représenté avec son corps structural pourvu d'un évidement selon l'invention ; La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un exemple de dispositif de mesure avec une pièce rapportée agencée dans un évidement du corps structural selon l'invention ; La figure 5 est une vue en coupe transversale A-A du dispositif de mesure représenté sur la figure 4 ; et, 35 La figure 6 est une vue de côté d'un dispositif de mesure dans un état précontraint selon l'invention. 6 6. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une vue en coupe axiale et partielle d'une turbomachine d'axe longitudinal X, en particulier une turbomachine 50 double flux selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce type de turbomachine. 5 Cette turbomachine 50 à double flux comprend de manière générale un compresseur de gaz 51 en amont duquel est montée une soufflante 52. Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine, et ici suivant l'axe longitudinal X. La turbomachine 50 comprend une première veine, dite veine primaire 53 dans laquelle 10 circule un flux aérodynamique primaire ou flux chaud et une deuxième veine, dite veine secondaire 54 dans laquelle circule un flux aérodynamique secondaire ou flux froid autour de la veine primaire 53. Les veines primaire et secondaire 53, 54 sont coaxiales. En particulier, la veine primaire 53 est délimitée radialement par un carter interne 55 annulaire et un carter inter-veine 56 annulaire. Le carter inter-veine 56 enveloppe un 15 ensemble de compresseur de gaz 51 (un compresseur haute pression et un compresseur basse pression), une chambre de combustion 57 et un ensemble de turbine 58 (pouvant comprendre une turbine basse pression et une turbine haute pression). Les termes « interne », « externe » et « radial » sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l'axe longitudinal X autour duquel s'étend la turbomachine. Le flux 20 aérodynamique primaire traverse ces éléments d'amont en aval. Quant à la veine secondaire 54, celle-ci est délimitée radialement par le carter inter-veine 56 et un carter externe 59 annulaire auquel est solidarisé un carter de soufflante 60. Le flux aérodynamique secondaire circule autour du carter inter-veine 56. La turbomachine comprend en outre une tuyère d'éjection 61, située en aval de l'ensemble de turbine 58, 25 par laquelle sont éjectés le flux primaire et le flux secondaire à l'extérieur de la turbomachine, et en particulier dans l'atmosphère. En référence à la figure 2, la turbomachine comprend un dispositif de mesure 1 de paramètres d'un flux aérodynamique qui est prévu pour mesurer les paramètres du flux circulant dans la turbomachine de manière à établir une cartographie des pressions, des 30 températures, des accélérations, et/ou de la composition dudit flux au voisinage du dispositif de mesure. Ces paramètres sont nécessaires pour obtenir la certification de la turbomachine avant sa commercialisation par exemple ou pour vérifier l'état de santé de la turbomachine. La mesure est dite intrusive car celle-ci est réalisée directement dans l'écoulement du flux. Comme cela est visible sur la figure 2, le dispositif de mesure 1 est 35 installé sensiblement radialement dans une des veines primaire et secondaire 53, 54 de la turbomachine. Chaque veine 53, 54 est délimitée radialement par une paroi radialement 7 externe 62 et une paroi radialement interne 63 par rapport à l'axe radial Z. Les parois radialement externe 62 et radialement interne 63 sont annulaires et coaxiales. Le dispositif de mesure 1 comprend des moyens de relevé d'informations 2 configurés pour relever des informations relatives aux paramètres du flux s'écoulant dans 5 la turbomachine. Le dispositif de mesure 1 comprend un corps 3 structural qui porte les moyens de relevé d'informations 2 à travers le flux. Suivant le présent exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comprend une pièce rapportée 4 destinée à former une partie du corps 3 ainsi qu'un organe de mise en précontrainte 5 pour précontraindre le corps structural en porte-à-faux dans le flux. 10 En référence à la figure 3, le corps 3 structural s'étend suivant l'axe radial Z (dans un état installé dans la turbomachine) entre une extrémité radiale interne 6 et une extrémité radiale externe 7. Le corps présente un bord d'attaque 8 et un bord de fuite 9 opposés suivant l'axe longitudinal X. Le bord d'attaque 8 et le bord de fuite 9 relient respectivement en amont et en aval deux faces latérales 11, 11' opposées suivant un axe 15 transversal Y. Les faces latérales 11, 11' sont représentées sur la figure 5. L'axe transversal Y est perpendiculaire aux axes longitudinal et radial. Le terme REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure (1) de paramètres d'un flux aérodynamique d'une turbomachine (50), le dispositif de mesure (1) étant destiné à être fixé sur une paroi (62, 63) de la turbomachine (50) qui s'étend autour d'un axe longitudinal X et à s'étendre suivant un axe radial Z depuis cette paroi dans le flux aérodynamique, le dispositif de mesure (1) comprenant un corps (3) structural qui s'étend selon l'axe radial Z et qui porte des moyens de relevé d'informations (2) configurés de manière à relever des informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine (50), et le corps (3) comprenant un bord d'attaque (8) et un bord de fuite (9) opposés, caractérisé en ce que le corps (3) comprend un évidement (22) formant une première portion de paroi (23) et une deuxième portion de paroi (24) opposées et espacées l'une de l'autre, le dispositif de mesure (1) comprenant une pièce rapportée (4) qui est montée par complémentarité de forme dans l'évidement (22) et qui est destinée à former au moins en partie le bord de fuite (9), la pièce rapportée (4) étant installée dans l'évidement (22) avec un jeu (J) défini entre le corps (3) et la pièce rapportée (4), et en ce que le dispositif de mesure (1) comprend un organe de mise en précontrainte (5) configuré de manière à pré- contraindre au moins la première portion de paroi (23) de sorte à réduire le jeu (J). 2. Dispositif de mesure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe de mise en précontrainte (5) s'étend entre la première portion de paroi (23) et la deuxième portion de paroi (24) et est configuré pour exercer une force de compression et/ou de flexion sur le corps (3) de manière à rapprocher la première portion de paroi (23) vers la deuxième portion de paroi (24). 3. Dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'évidement (22) débouche sur le bord de fuite (9) et traverse le corps (3) de part et d'autre suivant un axe transversal Y perpendiculaire à l'axe radial Z en formant la première portion de paroi (23) à une extrémité radiale interne (6) du corps (3) et la deuxième portion de paroi (24) à une extrémité radiale externe (7) du corps (3), et en ce que la pièce rapportée (4) comprend un bord aval formant une portion du bord de fuite (9). 16 54. 5. 10 6. 15 20 7. 25 S. 30 9. 35 Dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un état de précontrainte du dispositif de mesure, la pièce rapportée (4) présente une face radialement externe (31) dont au moins une partie est en contact avec au moins une partie d'une surface radialement interne (27) de la deuxième portion de paroi (24) du corps structural (3). Dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de mise en précontrainte (5) comprend un élément de serrage du type vis. Dispositif de mesure (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps (3) comprend un trou borgne (34) taraudé d'axe sensiblement radial dans la première portion de paroi (23) qui débouche dans l'évidement (22), un trou traversant (35) d'axe sensiblement radial dans la deuxième portion de paroi (24) qui débouche dans l'évidement (22) et coaxial avec le trou borgne (35) taraudé, la pièce rapportée (4) comprend un alésage (36) qui s'étend sensiblement suivant l'axe radial Z et qui est coaxial avec les trou traversant (35) et trou borgne (34) taraudé, et en ce que l'alésage (36), le trou borgne (34) taraudé et le trou traversant (35) sont destinés à recevoir l'élément de serrage. Dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une semelle (12) destinée à être fixée à la paroi (62, 63) d'une veine (53, 54) de la turbomachine (50), le corps (3) étant destiné à s'étendre depuis la semelle (12) à travers la veine. Dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de relevé d'informations (2) s'étendent depuis le bord d'attaque (8) suivant l'axe longitudinal X et sont reliés à des moyens d'acheminement des informations (20) s'étendant au moins en partie dans le corps (3) en amont de l'évidement (22). Veine (53, 54) annulaire de turbomachine (50) s'étendant autour d'un axe longitudinal X et comprenant une paroi (62, 63) destinée à guider un flux aérodynamique et à porter un dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 installé radialement dans le flux aérodynamique, l'organe de mise en précontrainte (5) étant configuré de manière à pré-contraindre au moins la 17 première portion de paroi (23) de sorte à réduire le jeu entre le corps (3) et la pièce rapportée (4). 10. Veine (53, 54) de turbomachine (50) selon la revendication précédente, 5 caractérisé en ce que la paroi (62, 63) comprend une ouverture traversante (65) suivant l'axe radial, le jeu (J) entre le corps (3) et la pièce rapportée (4), dans un état de repos du dispositif de mesure, étant agencé radialement dans l'ouverture traversante (65). 10 11. Procédé de montage d'un dispositif de mesure (1) dans une paroi (62, 63) d'une turbomachine (50) d'axe longitudinal, le procédé comprenant les étapes suivantes : fournir un dispositif de mesure (1) s'étendant suivant un axe radial Z perpendiculaire à l'axe longitudinal X, le dispositif de mesure (1) comprenant 15 un corps (3) structural pourvu d'un évidement (22) formant une première portion de paroi (23) et une deuxième portion de paroi (24) opposées et espacées l'une de l'autre, le corps (3) comprenant un bord d'attaque (8) et un bord de fuite (9) opposés, - installer une pièce rapportée (4) de forme complémentaire à celle de 20 l'évidement (22) dans ledit évidement (22) de manière à former au moins en partie le bord de fuite (9), la pièce rapportée (4) étant installée dans l'évidement avec un jeu (J) défini entre le corps (3) et la pièce rapportée (4), - installer un organe de mise en précontrainte (5) configuré de manière à pré- contraindre, dans une étape de mise en précontrainte, au moins la première 25 portion de paroi (23) de sorte à réduire le jeu (J). 12. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe de mise en précontrainte (5) comprend un élément de serrage de type vis sur lequel un couple de serrage est exercé, dans l'étape de mise en précontrainte, pour 30 rapprocher la première portion de paroi (23) vers la deuxième portion de paroi (24) jusqu'à ce qu'une partie d'une face radialement externe (31) de la pièce rapportée (4) soit en contact avec une partie d'une surface radialement interne (27) de la deuxième portion de paroi (24) du corps (3).