Brevet FR3111704A1 — publié le 20211224

DISPOSITIF DE MESURE D’UN PARAMETRE PHYSIQUE DANS UN BANC D’ESSAI D’UNE TURBOMACHINE D’AERONEF, ET BANC D’ESSAI ASSOCIE L’invention concerne un dispositif de mesure (17) d’un paramètre physique dans un banc d’essai (11) d’une turbomachine (1) d’aéronef, le dispositif (17) comprenant un capteur (18) présentant une forme générale allongée et comprenant une première extrémité libre (18b) de mesure du paramètre et une seconde extrémité (18a) opposée à la première extrémité libre (18b) et configurée pour être raccordée à une unité de contrôle, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un adaptateur (19) tubulaire s’étendant longitudinalement selon un axe d’allongement (X), cet adaptateur (19) comportant un alésage interne (19a) configuré pour recevoir le capteur (18) et pour le centrer et le positionner le long de l’axe d’allongement (X) de façon à ce que sa première extrémité libre (18b) reste libre et ait une position axiale prédéterminée par rapport à l’adaptateur (19), l’adaptateur (19) comportant en outre un filetage externe (20) configuré pour coopérer par vissage avec un filetage interne complémentaire ménagé dans un orifice (16) dans le banc d’essai (11). Figure d’abrégé : Figure 3 DISPOSITIF DE MESURE D’UN PARAMETRE PHYSIQUE DANS UN BANC D’ESSAI D’UNE TURBOMACHINE D’AERONEF, ET BANC D’ESSAI ASSOCIE Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine technique des dispositifs de mesure d’un paramètre physique telle qu’une pression ou une température dans un banc d’essai de turbomachine d’aéronef. L’invention s’inscrit dans le domaine technique général des turbomachines d’aéronef. Arrière-plan technique Une turbomachine d’aéronef comprend une soufflante permettant l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire s’écoule dans une veine primaire annulaire d’écoulement de gaz traversant le moteur de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire. Le flux primaire est comprimé au sein, par exemple, d’un compresseur basse pression puis un compresseur haute pression du moteur. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein d’une chambre annulaire de combustion agencée en aval de la série de compresseurs. Les gaz formés par la combustion traversent une turbine haute pression et une turbine basse pression permettant d’entrainer les compresseurs, les turbines étant situées en aval de la chambre de combustion. Les gaz s’échappent enfin au travers d’une tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion. Afin de s’assurer des bonnes performances d’une turbomachine, cette dernière doit être testée au sein de bancs d’essai. Un banc d’essai est dédié à un objectif de test précis. Par exemple, les performances de la turbine ou du compresseur haute pression sont testées séparément, dans des bancs d’essai dédiés. Par exemple, un banc d’essai d’une turbine basse pression comprend une portion de la turbine basse pression. Le banc d’essai comprend ainsi un carter annulaire dans lequel est ménagé au moins une veine annulaire d’écoulement principal de gaz. Le banc d’essai comprend en outre au moins une rangée annulaire d’aubes mobiles en rotation entourée par le carter. Le sommet des aubes et le carter délimitent radialement une chambre dans laquelle circule une partie de l’écoulement principal de gaz formant un écoulement intermédiaire de gaz. Dans le cadre de l’évaluation des performances de la turbine, le rendement entre l’écoulement principal et l’écoulement intermédiaire est par exemple quantifié. A cet effet, un ou des dispositifs de mesure d’un paramètre tel que la pression ou la température sont agencés dans un orifice ménagé dans le banc d’essai afin de quantifier l’écoulement intermédiaire dans cette chambre. Le dispositif de mesure comprend généralement un capteur comprenant une première extrémité libre de mesure de la pression ou de la température et une seconde extrémité opposée raccordée à une unité de contrôle permettant le traitement du signal. Généralement, ce dispositif de mesure est fixé au sein de l’orifice par une colle, par un matériau polymérique formé par exemple d’un silicone réticulé ou encore par du ciment. Le dispositif est ainsi fixé de manière irréversible au sein de la cavité et de manière aléatoire. Cette fixation du dispositif présente de nombreux désavantages. En effet, afin d’évaluer l’impact de la géométrie de la chambre sur le rendement entre l’écoulement principal et intermédiaire, la mesure de la pression et de la température doit être réalisée au sein de chambres dont les géométries ont été modifiées entre plusieurs mesures. Ainsi, il est nécessaire de démonter le banc d’essai pour modifier la géométrie de la chambre. Le dispositif de mesure doit alors être également démonté puis remonté dans le banc d’essai pour effectuer de nouvelles mesures de paramètres. Or, le dispositif de mesure ne peut être démonté puisqu’il est fixé de manière irréversible dans la cavité. La mise en œuvre du banc d’essai est ainsi limitée à une seule série de mesure correspondant à une géométrie de chambre donnée. Aussi, le dispositif de mesure ne peut être positionné de manière précise dans l’orifice ce qui affecte la précision de la mesure des paramètres. Il existe par conséquent un besoin de fournir un dispositif de mesure permettant de réaliser une pluralité d’essais et d’effectuer des mesures précises de différents paramètres. A cet effet, l’invention propose un dispositif de mesure d’un paramètre physique dans un banc d’essai d’une turbomachine d’aéronef, le dispositif comprenant un capteur présentant une forme générale allongée et comprenant une première extrémité libre de mesure du paramètre et une seconde extrémité opposée à la première extrémité libre et configurée pour être raccordée à une unité de contrôle. Le dispositif se caractérise en ce qu’il comprend un adaptateur tubulaire s’étendant longitudinalement selon un axe d’allongement, cet adaptateur comportant un alésage interne configuré pour recevoir le capteur et pour le centrer et le positionner le long de l’axe d’allongement de façon à ce que sa première extrémité libre reste libre et ait une position axiale prédéterminée par rapport à l’adaptateur, l’adaptateur comportant en outre un filetage externe configuré pour coopérer par vissage avec un filetage interne complémentaire ménagé dans un orifice dans le banc d’essai. Le dispositif de mesure comprend ainsi un capteur permettant de mesurer un paramètre dans le banc d’essai de la turbomachine d’aéronef. Selon l’invention, le capteur est reçu dans un adaptateur permettant de centrer et de positionner le capteur par rapport à l’axe de l’adaptateur. Par ailleurs, selon l’invention, l’adaptateur comporte un filetage externe configuré pour coopérer avec un filetage interne d’un orifice du banc d’essai. Ainsi, l’adaptateur peut être positionné de manière précise dans le banc d’essai permettant alors de positionner précisément le capteur qui est centré dans l’adaptateur. Par ailleurs, l’adaptateur coopérant par vissage avec le banc d’essai, le dispositif est, selon l’invention, monté de manière amovible dans le banc d’essai. Par conséquent, il est possible selon l’invention de retirer le dispositif de mesure du banc d’essai, puis de le remonter pour effectuer une nouvelle série de mesures. Par conséquent, le dispositif de mesure de l’invention permet de mesurer avec précision un ou des paramètres dans un ou différents bancs d’essais. Le dispositif peut comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison les unes avec les autres : - l’adaptateur comprend au moins une première portion axiale formant une tête de préhension et d’entraînement en rotation de l’adaptateur lors d’un vissage ou dévissage de l’adaptateur, et une seconde portion axiale comportant le filetage externe, - la seconde portion axiale est intercalée axialement entre la première portion axiale et une troisième portion située du côté de ladite extrémité libre du capteur, la troisième portion présentant un diamètre externe inférieur aux diamètres externes de la première axiale portion axiale et de la seconde portion axiale, - la tête de préhension a une section transversale de forme hexagonale, - un raccord tubulaire de type male-male s’étendant selon l’axe d’allongement de l’adaptateur et étant traversé axialement par le capteur, le raccord comportant une première partie mâle engagée dans une extrémité de l’alésage interne de l’adaptateur opposée à l’extrémité libre du capteur, - un écrou agencé coaxialement autour d’une deuxième partie male du raccord opposée à la première partie mâle du raccord, - le capteur est solidarisé au raccord, en particulier par brasage ou soudage, - un joint annulaire s’étend autour de l’axe d’allongement et est disposé entre le raccord et l’adaptateur, - le capteur est un capteur de pression ou de température. L’invention concerne également un banc d’essai d’une turbomachine d’aéronef, comprenant un carter annulaire comprenant au moins une veine annulaire d’écoulement de gaz, le carter comportant au moins un orifice, le banc d’essai comprenant en outre au moins un dispositif de mesure tel que décrit ci-dessus, le filetage externe de l’adaptateur coopérant par vissage avec un filetage interne complémentaire de l’orifice. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une demi vue schématique d’une turbomachine d’aéronef, la figure 2 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’un banc d’essai d’une turbomachine selon l’invention, la figure 3 est une vue en perspective d’un élément du dispositif de de mesure selon l’invention, la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l’élément du dispositif de mesure de la figure 3, la figure 5 est une vue en perspective d’un exemple de dispositif de mesure selon l’invention, la figure 6 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de mesure de la figure 5. Description détaillée de l'invention Une turbomachine 1 d’un aéronef est par exemple représentée sur la figure 1. La turbomachine 1 comprend un moteur à turbine à gaz s’étendant le long d’un axe A. Le moteur présente d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz F le long de l’axe A, une soufflante 2, au moins un compresseur tel qu’un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, au moins une turbine telle qu’une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7, et une tuyère 8. Dans l’exemple particulier de la figure 1, la turbine basse pression 7 est reliée à la soufflante 2 et au compresseur basse pression 3 par un arbre basse pression 10. La turbine haute pression 6 est quant à elle reliée au compresseur haute pression 4 par un arbre haute pression (non représenté). L’arbre basse pression 10 est agencé à l’intérieur de l’arbre haute pression de manière coaxiale et s’étend le long de l’axe A. La soufflante 2 permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire F1 et un flux secondaire F2. Le flux primaire F1 traverse le moteur de la turbomachine 1 tandis que le flux secondaire F2 est dirigé vers une veine secondaire. Le flux primaire F1 est comprimé au sein du compresseur basse pression 3 puis du compresseur haute pression 4. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion 5. Les gaz formés par la combustion traversent la turbine haute pression 6 et basse pression 7. Les gaz s’échappent enfin au travers de la tuyère 8 dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion. Les performances de la turbomachine 1 sont testées au sein d’un banc d’essai 11 représenté par exemple sur la figure 2. Le banc d’essai 11 est par exemple un banc d’essai du compresseur basse pression 3 ou haute pression 4, de la turbine haute pression 6 ou basse pression 7 ou toute autre partie de la turbomachine 1. Le banc d’essai 11 est dans l’exemple de la figure 2 un banc d’essai de la turbine basse pression 7. Le banc d’essai 11 comprend un carter annulaire 12 comprenant au moins une veine annulaire d’écoulement de gaz formant un écoulement principal correspondant au flux primaire F1. Le carter annulaire 12 comprend une surface interne sur laquelle est agencée un revêtement 13 d’un matériau abradable. Le carter annulaire 12 est formé d’une pluralité de sections 12a fixées les unes aux autres. Des moyens de fixation tels que des boulons permettent de fixer les sections 12a du carter annulaire 12 entre elles. Le banc d’essai 11 comprend par ailleurs une rangée annulaire d’aubes 14 agencée dans le carter annulaire 12. Selon l’exemple de la figure 2, le banc d’essai 11 comprend une pluralité de rangées annulaire d’aubes 14, par exemple au moins une rangée annulaire d’aubes 14 mobiles en rotation et au moins une rangée annulaire d’aubes 14 fixes. La rangée annulaire d’aubes 14 et le carter annulaire 12 sont de préférence agencées de manière coaxiale. Le sommet des aubes 14 délimite avec la surface interne du carter annulaire 12 une chambre 15. Une partie de l‘écoulement de gaz de la veine annulaire formant un écoulement secondaire s’écoule dans la chambre 15. Le banc d’essai 11 comprend par ailleurs au moins un orifice 16 et de préférence une pluralité d’orifices 16. Dans l’exemple de la figure 2, l’orifice 16 est par exemple ménagé dans le carter annulaire 12. Les parois de l’orifice 16 sont ainsi formées par le carter annulaire 12. L’orifice 16 traverse radialement le carter annulaire 12 et débouche dans la chambre 15. L’orifice 16 présente de préférence une section circulaire, et un diamètre interne par exemple compris entre 5,5 mm et 6,5 mm. Par ailleurs, l’orifice 16 présente un filetage interne (non représenté). Afin d’évaluer les performances de la turbine, il est important de mesurer le rendement entre l’écoulement principal dans le carter annulaire 12 et l’écoulement secondaire dans la chambre 15. A cet effet, selon l’invention, le banc d’essai 11 comprend au moins un dispositif de mesure 17 d’un paramètre physique. Le paramètre physique est par exemple une pression, une température ou tout autre paramètre pertinent. Comme représenté à titre d’exemple sur la figure 2, le banc d’essai 11 comprend une pluralité de dispositifs de mesure 17. Le dispositif de mesure 17 est agencé dans l’orifice 16. Lorsque le banc d’essai comprend une pluralité de dispositifs de mesure 17, chaque orifice 16 comprend un dispositif de mesure 17. Le dispositif de mesure 17 comprend un capteur 18 et un adaptateur 19. Le capteur 18 présente une forme générale allongée. Le capteur 18 comprend une première extrémité libre 18b de mesure du paramètre et une seconde extrémité 18a opposée configurée pour être raccordée à une unité de contrôle (non représenté). Le capteur 18 est par exemple un capteur de température. Il est selon cet exemple formé d’un thermocouple. Selon un autre exemple, le capteur 18 est un capteur de pression. Il est par exemple formé d’un tube de pression. L’adaptateur 19 est par exemple représenté sur les figures 3 et 4. L’adaptateur 19 est tubulaire et s’étend longitudinalement selon un axe d’allongement X. L’adaptateur 19 comprend un alésage interne 19a configuré pour recevoir le capteur 18, pour le centrer et le positionner le long de l’axe d’allongement X de façon à ce que sa première extrémité 18b reste libre dans l’orifice 16 et ait une position axiale prédéterminée par rapport à l’adaptateur 19. En outre, l’adaptateur 19 comporte un filetage externe 20 configuré pour coopérer par vissage avec le filetage interne complémentaire du banc d’essai 11, en particulier de l’orifice 16. En particulier, et comme représenté à titre d’exemple sur les figures 3 et 4, l’adaptateur 19 comprend au moins une première portion axiale 21a et une seconde portion axiale 21b, et éventuellement une troisième portion axiale 21c. La première portion axiale 21a forme une tête de préhension et d’entrainement en rotation de l’adaptateur 19 lors de son vissage ou dévissage dans l’orifice 1. Elle facilite ainsi le montage et démontage du dispositif de mesure 17 dans le banc d’essai 11. Comme mieux visible sur la figure 3, la tête de préhension présente une section transversale par rapport à l’axe d’allongement X de forme hexagonale. Elle est ainsi facilement opérable par des outils conventionnels tels qu’une clé fendue. De manière préférée, la seconde portion 21b comporte le filetage externe 20. Le filetage externe 20 s’étend par exemple sur toute la longueur de la seconde portion 21b. Selon un autre exemple, le filetage externe 20 s’étend sur une partie de la longueur de la seconde portion 21b, par exemple sur la moitié de la longueur de la seconde portion 21b. Par ailleurs, le diamètre externe de la seconde portion 21b est par exemple compris entre 4 et 5 mm. Préférentiellement, l’adaptateur 19 comprend une troisième portion 21c située du côté de la première extrémité 18b libre du capteur 18. La seconde portion 21b est intercalée axialement entre la première portion 21a et la troisième portion 21c. Le diamètre externe de la troisième portion 21c est inférieur au diamètre externe de la première portion 21a et de la seconde portion 21b. Préférentiellement, le diamètre externe de la seconde portion 21b est inférieur au diamètre externe de la première portion 21a. Ainsi, la première portion et la seconde portion forment un premier épaulement 22. L’épaulement 22 forme une surface d’appui du dispositif de mesure 17 dans l’orifice 16. Comme représenté sur la figure 2, préférentiellement, un joint d’étanchéité 16a est disposé sur la surface d’appui, entre la première portion 21a et la seconde portion 21b. Le joint d’étanchéité 16a permet d’étanchéifié l’ensemble formé par le dispositif de mesure 17 et l’orifice 16. Selon un exemple de réalisation du dispositif de mesure 17 représenté sur les figures 4 et 5, le dispositif de mesure 17 comprend en outre un raccord 23. Le raccord 23 coopère avec l’adaptateur 19 et s’étend selon l’axe d’allongement X de l’adaptateur 19. Le capteur 18 traverse axialement le raccord 23 et l’adaptateur 19. Plus particulièrement, la première extrémité 18b du capteur est libre et la seconde extrémité 18a du capteur 18 traverse le raccord 23 pour être raccordé à l’unité de contrôle. Le raccord 23 est tubulaire et est de type male-male. Comme visible sur la figure 6, le raccord 23 comprend ainsi une première partie male 23a et une deuxième partie male 23b opposée à la première partie male 23a. La première partie male 23a est reliée à la deuxième partie male 23b par une partie intermédiaire 23c. La première partie male 23a présente un diamètre externe inférieur au diamètre interne de la partie intermédiaire 23c. La première partie male 23a et la partie intermédiaire 23c forment ainsi un épaulement 23d formant une surface d’appui. La première partie male 23a est engagée dans une extrémité de l’alésage interne 19a de l’adaptateur 19 opposée à la première extrémité 18b libre du capteur 18. La surface d’appui repose sur une surface externe de la première portion axiale 21a de l’adaptateur. Ainsi, la première partie male 23 coopère avec la première portion axiale 21a de l’adaptateur 19. De manière préférée, le capteur 18 est solidarisé au raccord 23. Ceci permet de maintenir le capteur 18 dans l’adaptateur 19 à une position axiale pré déterminée et ainsi d’augmenter la précision de la mesure. Le capteur 18 est solidarisé sur la surface interne du raccord 23. Le capteur 18 est par exemple solidarisé à la deuxième partie male 23b du raccord 23. Par exemple, le capteur 18 et le raccord 23 sont solidarisés par brasage ou par soudage. Avantageusement, un joint annulaire 24 est disposé entre le raccord 23 et l’adaptateur 19. Le joint annulaire 24 s’étend autour de l’axe d’allongement X de l’adaptateur 19. Le joint annulaire 24 permet de renforcer l’étanchéité du dispositif de mesure 17. Le joint annulaire 24 est par exemple formé d’un matériau métallique tel que du cuivre. Le joint annulaire 24 est par exemple un joint plat. Par ailleurs, le dispositif de mesure 17 peut comprendre en outre un écrou 25 coopérant avec le raccord 23. L’écrou 25 est par exemple agencé coaxialement autour de la deuxième partie male 23b du raccord 23. Le raccord 23 et l’écrou 25 permettent une maintenance du dispositif de mesure 17. En cas de rupture par exemple du capteur 18, il est possible de procéder à son remplacement en retirant seulement le raccord 23 pour remplacer le capteur 18 sans démonter le dispositif de mesure 17 dans son ensemble. Par ailleurs, avantageusement, le banc d’essai 11 comprend en outre un marqueur permettant d’identifier le dispositif de mesure 17 et l’orifice 16 associé. Le marqueur est par exemple un marquage visuel réalisé à la fois sur le dispositif de mesure 17 et sur une partie du carter 12, à proximité de l’orifice 16. Le marquage visuel est par exemple un marquage de caractère gravé. Ainsi, selon l’invention, le dispositif de mesure 17 permet de réaliser des mesures de paramètres tels que la pression ou la température dans le banc d’essai 11 de manière précise. Le dispositif de mesure 17 est par ailleurs selon l’invention amovible et peut ainsi être monté et démonté selon les besoins de l’essai. Dispositif de mesure (17) d’un paramètre physique dans un banc d’essai (11) d’une turbomachine (1) d’aéronef, le dispositif (17) comprenant : - un capteur (18) présentant une forme générale allongée et comprenant une première extrémité libre (18b) de mesure du paramètre et une seconde extrémité (18a) opposée à la première extrémité libre (18b) et configurée pour être raccordée à une unité de contrôle, caractérisé en ce qu’il comprend en outre : - un adaptateur (19) tubulaire s’étendant longitudinalement selon un axe d’allongement (X), cet adaptateur (19) comportant un alésage interne (19a) configuré pour recevoir le capteur (18) et pour le centrer et le positionner le long de l’axe d’allongement (X) de façon à ce que sa première extrémité libre (18b) reste libre et ait une position axiale prédéterminée par rapport à l’adaptateur (19), l’adaptateur (19) comportant en outre un filetage externe (20) configuré pour coopérer par vissage avec un filetage interne complémentaire ménagé dans un orifice (16) dans le banc d’essai (11). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’adaptateur (19) comprend au moins une première portion axiale (21a) formant une tête de préhension et d’entraînement en rotation de l’adaptateur (19) lors d’un vissage ou dévissage de l’adaptateur (19), et une seconde portion axiale (21b) comportant le filetage externe (20). Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la seconde portion axiale (21b) est intercalée axialement entre la première portion axiale (21a) et une troisième portion (21c) située du côté de ladite extrémité libre (18b) du capteur (18), la troisième portion (21c) présentant un diamètre externe inférieur aux diamètres externes de la première axiale portion axiale (21a) et de la seconde portion axiale (21b). Dispositif selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la tête de préhension a une section transversale de forme hexagonale. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un raccord (23) tubulaire de type male-male s’étendant selon l’axe d’allongement (X) de l’adaptateur (19) et étant traversé axialement par le capteur (18), le raccord (23) comportant une première partie mâle (23a) engagée dans une extrémité de l’alésage interne (19a) de l’adaptateur (19) opposée à l’extrémité libre (18b) du capteur (18). Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un écrou (25) agencé coaxialement autour d’une deuxième partie male (23b) du raccord (23) opposée à la première partie mâle (23a) du raccord (23). Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le capteur (18) est solidarisé au raccord (23), en particulier par brasage ou soudage. Dispositif selon l’une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce qu’un joint annulaire (24) s’étend autour de l’axe d’allongement (X) et est disposé entre le raccord (23) et l’adaptateur (19). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (18) est un capteur de pression ou de température. Banc d’essai (11) d’une turbomachine (1) d’aéronef, comprenant un carter annulaire (12) comprenant au moins une veine annulaire d’écoulement de gaz, le carter (12) comportant au moins un orifice (16), le banc d’essai (11) comprenant en outre au moins un dispositif de mesure (17) selon l’une des revendications 1 à 9, le filetage externe (20) de l’adaptateur (19) coopérant par vissage avec un filetage interne complémentaire de l’orifice (16).