Brevet FR3101417A1 — publié le 20210402

P rocédé et dispositif de mesure optique de déformées ou de températures en surface d’ aube s de soufflante de turbomachine aéronautique Procédé de mesure de déformées ou de températures en surface d’au moins une aube de soufflante (10) de turbomachine aéronautique, l’aube comportant au moins une fibre optique (16, 20) équipée d’un ou plusieurs réseaux de Bragg (18), procédé comprenant les étapes successives suivantes : émission depuis une source de lumière (22) d’un signal optique dans une extrémité d’entrée de la fibre optique, la fibre optique comportant au moins une partie de fibre à diffusion latérale (20) couplée à une extrémité de sortie de la fibre optique, et réception dans un module d’acquisition (26) d’un signal optique provenant de la partie de fibre à diffusion latérale et préalablement filtré par le ou les réseaux de Bragg. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Procédé et dispositif de mesure optique de déformées ou de températures en surface d’aubes de soufflante de turbomachine aéronautique La présente invention se rapporte au domaine des moteurs d’aéronef et concerne en particulier la mesure des déformées et températures des aubes de soufflante d’une turbomachine aéronautique au moyen de dispositifs optiques. On connait notamment avec la demande FR2988444 au nom de la demanderesse et comme le montre la figure 7, un procédé de mesure des impacts d’objets étrangers sur une soufflante d’aéronef 40 mettant en œuvre sur les aubes 42 de cette soufflante des fibres optiques 54 comportant des réseaux de Bragg 46 et consistant à loger dans le cône 48 de la soufflante une source de lumière (Laser ou LED 50), un collimateur/coupleur 52, une lame ou un miroir semi-réfléchissant 54 intercalée entre la source de lumière et le collimateur/coupleur et un spectromètre optique 56 permettant de capter les signaux lumineux issu des fibres optiques. La source de lumière 50 et le spectromètre optique 56 sont pilotés par une électronique embarquée (CPU 58) de type FPGA ou toute autre technologie analogue, permettant d’analyser le signal et de le convertir en une mesure exploitable. Le CPU est également connecté à une mémoire 60 permettant de stocker les résultats de mesure, lesquels peuvent être communiqués via un module de télétransmission radiofréquence 62 à un module de réception radiofréquence correspondant 64 d’un système externe d’acquisition 66 disposé dans un référentiel fixe. Avec une telle configuration, on peut constater qu’un grand nombre de composants, télémétrie et électronique embarquée notamment, est soumis aux conditions sévères d’un environnement tournant à grande vitesse, ce qui est source de complexité, de surcoûts et de retards. Il existe donc aujourd’hui un besoin d’une nouvelle configuration de mesure simplifiant la gestion des référentiels fixe et tournant et s’affranchissant des problématiques liées à la télémétrie. La présente invention vise ainsi une solution technique permettant de mesurer les déformées et températures en surface d’aubes de soufflantes par le biais de fibres optiques équipés de réseaux de Bragg et qui réponde à ce besoin. Un autre but de l’invention est de permettre une interrogation à distance de ces réseaux de Bragg par la simple observation des signaux émis par les fibres optiques. Ces buts sont atteints par un procédé de mesure de déformées ou de températures en surface d’au moins une aube de soufflante de turbomachine aéronautique, ladite au moins une aube comportant au moins une fibre optique équipée d’un ou plusieurs réseaux de Bragg, procédé caractérisé en ce qu’il comprend les étapes successives suivantes : émission depuis une source de lumière d’un signal optique dans une extrémité d’entrée de ladite au moins une fibre optique, ladite fibre optique comportant au moins une partie de fibre à diffusion latérale couplée à une extrémité de sortie de ladite au moins une fibre optique, et réception dans un module d’acquisition d’un signal optique provenant de ladite partie de fibre à diffusion latérale et préalablement filtré par le ou les réseaux de Bragg. En recourant au moins en partie à une fibre optique à diffusion latérale, le signal filtré par les réseaux de Bragg n’est plus seulement accessible dans l’axe de la fibre optique, mais depuis tout autre emplacement, ce qui simplifie grandement l’acquisition du signal optique. De préférence, ladite au moins une fibre optique est constituée entièrement d’une fibre à diffusion latérale dont des zones de diffusion latérale sont disposées en sortie de chacun des réseaux de Bragg et les réseaux de Bragg sont configurés de telle sorte que le signal optique reçu dans ledit module d’acquisition présente des raies spectrales non chevauchantes. L’invention concerne également l’ensemble formé d’une soufflante de turbomachine aéronautique et d’un dispositif de mesure de déformées ou de températures en surface d’au moins une aube de la soufflante, ladite au moins une aube comportant au moins une fibre optique équipée d’un ou plusieurs réseaux de Bragg, ensemble caractérisé en ce qu’il comprend une source de lumière pour l’émission via un collimateur/coupleur d’un signal optique d’entrée dans une extrémité d’entrée de ladite au moins une fibre optique, ladite fibre optique comportant au moins une partie de fibre à diffusion latérale couplée à une extrémité de sortie de ladite au moins une fibre optique, et un module d’acquisition pour la réception d’un signal optique de sortie provenant de ladite partie de fibre à diffusion latérale et préalablement filtré par le ou les réseaux de Bragg. Ainsi, seuls la fibre optique et le collimateur/coupleur sont nécessairement embarqués dans le référentiel tournant de la soufflante, ce qui simplifie grandement le nombre de composants soumis aux conditions sévères. Selon le mode de réalisation envisagé, la source de lumière et le collimateur/coupleur sont embarqués dans la soufflante ou la source de lumière est déportée en avant de la soufflante, la soufflante comprenant une partie d’extrémité de cône transparente aux signaux lumineux émis par la source de lumière à destination du collimateur/coupleur délivrant le signal optique d’entrée pour ladite fibre optique. Selon le mode de réalisation envisagé, le module d’acquisition est un spectromètre optique déporté en avant de la soufflante au droit de ladite partie de fibre à diffusion latérale ou le module d’acquisition est une caméra spectrale déportée en avant de la soufflante et permettant d’acquérir des images de la soufflante dans son intégralité ou seulement sur une partie couvrant une hauteur d’aube. La figure 1 illustre un premier exemple d’un dispositif optique de mesure de déformées et de températures selon l’invention, La figure 2 représente le schéma de diffusion des fibres optiques du dispositif optique de la figure 1, La figure 3 illustre une variante à source de lumière déportée du dispositif optique de mesure de déformées et de températures de la figure 1, La figure 4 illustre un second exemple d’un dispositif optique de mesure de déformées et de températures selon l’invention, La figure 5 représente le schéma de diffusion des fibres optiques du dispositif optique de la figure 4, La figure 6 illustre une variante à source de lumière déportée du dispositif optique de mesure de déformées et de températures de la figure 4, et La figure 7 illustre un exemple d’un système optique de mesure d’impacts selon l’art antérieur. Procédé de mesure de déformées ou de températures en surface d’au moins une aube de soufflante (10) de turbomachine aéronautique, ladite au moins une aube comportant au moins une fibre optique (16, 20 ; 34) équipée d’un ou plusieurs réseaux de Bragg (18), procédé caractérisé en ce qu’il comprend les étapes successives suivantes : émission depuis une source de lumière (22) d’un signal optique dans une extrémité d’entrée de ladite au moins une fibre optique, ladite fibre optique comportant au moins une partie de fibre à diffusion latérale (20) couplée à une extrémité de sortie de ladite au moins une fibre optique, et réception dans un module d’acquisition (26 ; 36A, 36B) d’un signal optique provenant de ladite partie de fibre à diffusion latérale et préalablement filtré par le ou les réseaux de Bragg. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une fibre optique est constituée entièrement d’une fibre à diffusion latérale (34) dont des zones de diffusion latérale sont disposées en sortie de chacun des réseaux de Bragg. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les réseaux de Bragg (18) sont configurés de telle sorte que le signal optique reçu dans ledit module d’acquisition présente des raies spectrales non chevauchantes. Ensemble formé d’une soufflante (10) de turbomachine aéronautique et d’un dispositif de mesure de déformées ou de températures en surface d’au moins une aube de la soufflante, ladite au moins une aube comportant au moins une fibre optique (16, 20 ; 34) équipée d’un ou plusieurs réseaux de Bragg (18), ensemble caractérisé en ce qu’il comprend une source de lumière (22) pour l’émission via un collimateur/coupleur (20) d’un signal optique d’entrée dans une extrémité d’entrée de ladite au moins une fibre optique, ladite fibre optique comportant au moins une partie de fibre à diffusion latérale (20) couplée à une extrémité de sortie de ladite au moins une fibre optique, et un module d’acquisition (26 ; 36A, 36B) pour la réception d’un signal optique de sortie provenant de ladite partie de fibre à diffusion latérale et préalablement filtré par le ou les réseaux de Bragg. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel ladite au moins une fibre optique est constituée entièrement d’une fibre à diffusion latérale (34) dont des zones de diffusion latérale sont disposées en sortie de chacun des réseaux de Bragg. Ensemble selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel la source de lumière (22) et le collimateur/coupleur (20) sont embarqués dans la soufflante. Ensemble selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel la source de lumière (22) est déportée en avant de la soufflante, la soufflante comprenant une partie d’extrémité de cône (14A) transparente aux signaux lumineux émis par la source de lumière (22) à destination du collimateur/coupleur (20) délivrant le signal optique d’entrée pour ladite fibre optique. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel le module d’acquisition est un spectromètre optique (26) déporté en avant de la soufflante au droit de ladite partie de fibre à diffusion latérale (20). Ensemble selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le module d’acquisition est une caméra spectrale (36A, 36B) déportée en avant de la soufflante et permettant d’acquérir des images de la soufflante dans son intégralité ou seulement sur une partie couvrant une hauteur d’aube. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel les réseaux de Bragg (18) sont configurés de telle sorte que le signal optique reçu dans le module d’acquisition présente des raies spectrales non chevauchantes.