Brevet FR3107846A1 — publié le 20210910

L’invention concerne un endoscope (40) de nettoyage d’une aube (24, 34) de turbomachine d’aéronef, cet endoscope (40) comportant une extrémité proximale (46) et une extrémité distale (48) comportant un système d’éclairage et de visualisation depuis ladite extrémité proximale (46). Selon l’invention, l’extrémité distale (48) de l’endoscope (40) comprend en outreune tête (52) d’émission d’un faisceau laser de nettoyage (57), ce faisceau laser (57) étant configuré pour créer un plasma d’ablation de matières corrodées/oxydées (59) de l’aube (24, 34). Figure pour l'abrégé: Figure 5 PROCEDE ET ENDOSCOPE DE NETTOYAGE D’UNE AUBE DE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé et un endoscope de nettoyage d’une aube de turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique Le contrôle endoscopique d’une turbomachine d’aéronef est utilisé depuis de nombreuses années pour vérifier l’état de pièces à l’intérieur de la turbomachine. Cette opération peut être réalisée directement sous une voilure de l’aéronef, sans dépose préalable de la turbomachine, ce qui est avantageux car cela limite la durée d’immobilisation de l’aéronef. Le contrôle est réalisé au moyen d’au moins un endoscope qui est inséré à travers un orifice d’endoscopie de la turbomachine. L’endoscope comprend une extrémité proximale située du côté de l’opérateur de contrôle, et une extrémité distale qui doit être située au plus près de la pièce à contrôler. L’endoscope est équipé d’éléments optiques de visualisation qui permettent à l’opérateur de voir la pièce à distance. Les pièces qui sont régulièrement contrôlées sur une turbomachine sont par exemple les aubes. Une aube comprend une pale qui s’étend dans la veine de la turbomachine et qui peut présenter des non conformités. Ces non conformités sont notamment dues à des impacts, des oxydations ou corrosions, des anomalies de matière, des faiblesses de la pièce, et sont surtout des dégradations physiques suite à des conséquences classiques d’utilisation. Les pales des aubes sont contrôlées par endoscopie pour vérifier la présence de ces non conformités qui provoquent une diminution des parties saines des pales et donc de leurs sections travaillantes, et impactent ainsi la durée de vie des aubes. Lorsque les non conformités sont des oxydations ou des corrosions sévères, il peut être nécessaire de remplacer la pièce endommagée, ce qui est coûteux économiquement ainsi qu’en temps. Lorsqu’il s’agit d’oxydations ou de corrosions moins sévères, il est connu de démonter la pièce puis d’effectuer un décapage sur celle-ci, par exemple au moyen d’un laser impulsionnel. Un tel procédé de nettoyage est par exemple décrit dans le document brevet FR 2974746 A1. Toutefois, une telle opération nécessite d’effectuer une dépose de la turbomachine afin d’effectuer le décapage. Une autre solution connue pour traiter les oxydations ou les corrosions sur les aubes de la turbomachine, et qui évite la dépose et le démontage de cette dernière, consiste à effectuer un enlèvement de matière par endoscopie sur l’aube concernée. Toutefois, un tel enlèvement de matière modifie la forme de l’aube, ce qui est préjudiciable à terme au bon fonctionnement de l’ensemble. Il existe donc un besoin pour un procédé et un dispositif de nettoyage d’une aube de turbomachine d’aéronef, permettant de décaper uniquement l’épaisseur de matière corrodée ou oxydée sur l’aube, sans nécessiter de dépose ni de démontage de la turbomachine. L’invention propose ainsi un endoscope de nettoyage d’une aube de turbomachine d’aéronef, cet endoscope comportant une extrémité proximale et une extrémité distale comportant un système d’éclairage et de visualisation depuis ladite extrémité proximale. Selon l’invention, l’extrémité distale de l’endoscope comprend en outreune tête d’émission d’un faisceau laser de nettoyage, ce faisceau laser étant configuré pour créer un plasma d’ablation de matières corrodées/oxydées de l’aube. Grâce à sa tête d’émission d’un faisceau laser de nettoyage, l’endoscope selon l’invention permet d’effectuer un décapage des aubes corrodées ou oxydées dans le moteur directement sous aile, sans nécessiter de dépose ni de démontage préalable du moteur de la turbomachine. En outre, le fait d’utiliser un faisceau laser via la tête d’émission de l’endoscope fait que seules les épaisseurs de matière corrodées ou oxydées sont décapées sur l’aube. Un tel endoscope selon l’invention permet par conséquent d’améliorer la durée de vie des aubes dans la turbomachine, ainsi que de limiter leur remplacement. L’endoscope selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres: ladite tête est configurée pour émettre un faisceau laser sous forme d’impulsions successives ; ladite extrémité distale ou ladite tête comprend un système d’ouverture et de fermeture à iris à travers lequel le faisceau laser est destiné à être émis; ladite tête est logée dans une extrémité d’un premier canal optique s’étendant le long de l’endoscope; un anneau rotatif est disposé dans ledit premier canal optique et est configuré pour actionner ledit système à iris; le système d’éclairage et de visualisation est disposé autour d’une partie de ladite tête; le système d’éclairage et de visualisation est logé dans un second canal optique s’étendant le long de l’endoscope; le système d’éclairage et de visualisation comprend au moins un élément choisi parmi une lentille, un filtre UV, et une caméra optique; et ladite tête est formée par une matrice de fibres optiques qui sont reliées à une source laser et qui sont chacune aptes à transporter et émettre un faisceau laser indépendamment des autres fibres optiques. La présente invention concerne également un procédé de nettoyage par endoscopie d’une aube de turbomachine d’aéronef, comprenant l’insertion d’un endoscope tel que décrit ci-dessus dans un orifice d’endoscopie de la turbomachine, et le nettoyage d’une aube en vue de l’ablation par laser de matières corrodées/oxydées de l’aube. Selon une caractéristique technique particulière du procédé, seule une partie des fibres de la matrice est utilisée pour transporter et émettre un faisceau laser, par exemple selon un motif particulier. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d’une turbomachine d’aéronef, vue de l’aval et de côté, la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une aube de rotor de turbomachine, la figure 3 est une vue schématique en perspective d’aubes de stator de turbomachine, la figure 4 est une vue très schématique en perspective d’une pale d’aube de turbomachine, la figure 5 est une vue schématique d’un endoscope selon l’invention, la figure 6 est une vue schématique en perspective de l’extrémité distale de l’endoscope de la figure 5, selon un premier mode de réalisation de l’invention, la figure 7 est une vue en coupe longitudinale de l’endoscope de la figure 6, l’endoscope comprenant un système de visualisation selon une première variante de réalisation, la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 7, l’endoscope comprenant un système de visualisation selon une deuxième variante de réalisation, et la figure 9 est une vue schématique en perspective de l’extrémité distale de l’endoscope de la figure 5, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Description détaillée de l'invention La figure 1 montre de manière schématique une turbomachine 10 d’aéronef qui comprend de manière classique un générateur de gaz 12 dont un arbre entraîne une soufflante 14 qui est ici entourée par un carter 15. Le générateur de gaz 12 comprend au moins un compresseur 16, une chambre de combustion 18 et au moins une turbine 20. Dans le cas d’une turbomachine à double flux, respectivement primaire et secondaire, la soufflante 14 génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire qui pénètre dans le générateur de gaz 12 et en un flux secondaire qui s’écoule autour du générateur de gaz et est schématiquement représenté par les flèches 22. Le flux primaire traverse notamment le compresseur 16 et la turbine 18 qui comprennent des aubes. La figure 2 représente une aube 24 de rotor de turbine. De manière classique, l’aube 24 comprend une pale 26 dont une extrémité est reliée à un pied 28 et dont l’extrémité opposée est reliée à un talon 30. La figure 3 représente un secteur de distributeur 32 de turbine, ce secteur comportant des aubes 34 de stator qui s’étendent entre deux plates-formes, respectivement interne 36 et externe 38. Chaque aube 34 est formée par une pale 26. La pale 26 de chaque aube 24, 34 a un profil aérodynamique et est susceptible de présenter une non conformité, par exemple par impact d’un corps étranger ou par oxydation ou corrosion, en particulier au niveau de son bord d’attaque 26a ou de son bord de fuite 26b. Cette non conformité, si elle n’est pas réparée, est susceptible de générer l’apparition de criques ou de fissures. La figure 4 montre par exemple l’effet de l’oxydation ou la corrosion sur un bord de fuite 26b d’une pale 26. Initialement, avant de présenter une non-conformité, la pale 26 a une épaisseur E connue au niveau de son bord de fuite 26b par exemple et à une distance D prédéterminée, par exemple 1 mm, de ce bord de fuite. L désigne une ligne imaginaire s’étendant à la distance D du bord de fuite 26b et située par exemple sur une corde de la pale 26. L’épaisseur E est mesurée au niveau de cette ligne L, entre deux points situés respectivement sur l’intrados 26c et l’extrados 26d de la pale. Le bord de fuite 26b est représenté en traits continus dans son état et sa position d’origine, et en traits pointillés dans son état déformé du fait de la perte de matière liée à l’oxydation ou la corrosion. On constate que la ligne L est déplacée du fait de la non-conformité occasionnant la perte de matière. La présente invention propose un procédé et un endoscope pour le nettoyage d’une aube 24, 34 de turbomachine 10 d’aéronef. La figure 5 montre un tel endoscope 40. L’endoscope 40 a une forme générale allongée et est de préférence flexible. Il comprend une extrémité proximale 46 située du côté de l’opérateur, et une extrémité distale 48 qui doit être située au plus près de l’aube 24, 34 à nettoyer. L’endoscope 40 comprend en outre, au niveau de son extrémité proximale 46, un laser 49 configuré pour émettre un faisceau destiné au nettoyage de l’aube 24, 34. Le laser 49 est typiquement un laser haute énergie. Comme illustré sur les figures 6 à 9, l’extrémité distale 48 de l’endoscope est munie d’un système d’éclairage et de visualisation 50 depuis l’extrémité proximale 46. L’extrémité distale 48 comprend en outre une tête 52 d’émission d’un faisceau laser de nettoyage 53. Comme cela sera décrit par la suite, un tel faisceau laser 57 est configuré pour créer un plasma d’ablation de matières corrodées ou oxydées 59 de l’aube 24, 34 à nettoyer. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 6 à 8, la tête 52 comprend un système d’ouverture et de fermeture à iris 53 à travers lequel le faisceau laser 57 est destiné à être émis. De préférence, selon ce premier mode de réalisation, la tête 52 comprend également un anneau rotatif 55. Comme représenté sur les figures 6 à 9, le système d’éclairage et de visualisation 50 comporte un ou plusieurs éléments optiques d’éclairage et de visualisation tels qu’une fibre optique 54, une caméra 56 couplée ou non à une lentille 58, un filtre à ultraviolets 60, un dispositif d’éclairage tel qu’une ou plusieurs sources lumineuses 62. Le filtre à ultraviolets 60 permet de limiter l’effet sur la caméra 56 des rayons provoqués par le laser 49. Le dispositif d’éclairage permet d’améliorer la visualisation avant décapage. Selon une première variante de réalisation représentée sur la figure 7, le système d’éclairage et de visualisation 50 comporte une caméra 56 couplée à une lentille 58, un filtre à ultraviolets 60 et plusieurs sources lumineuses 62 (représentées sur la figure 6). La caméra 56, la lentille 58 et le filtre à ultraviolets 60 sont logés à proximité de l’extrémité distale 48 de l’endoscope 40, dans un canal optique 64 s’étendant dans le corps de l’endoscope 40 et le long de ce dernier. Selon une deuxième variante de réalisation représentée sur la figure 8, le système d’éclairage et de visualisation 50 comporte une fibre optique 54, une caméra optique (non représentée), un filtre à ultraviolets 60 et plusieurs sources lumineuses 62 (représentées sur la figure 6). La fibre optique 54, la caméra optique et le filtre à ultraviolets 60 sont logés dans un canal optique 64 s’étendant dans le corps de l’endoscope 40 et le long de ce dernier. Le filtre à ultraviolets 60 est agencé au niveau de l’extrémité distale 48 de l’endoscope 40. La caméra optique est agencée à proximité de l’extrémité proximale 46 de l’endoscope 40. La fibre optique 54 est connectée à la caméra optique. De préférence, comme illustré sur la figure 6, les sources lumineuses 62 sont disposées autour d’une partie de la tête 52, plus précisément autour d’une partie du système d’ouverture et de fermeture à iris 53. La tête 52 d’émission d’un faisceau laser de nettoyage est logée dans une extrémité d’un canal optique 66 s’étendant dans le corps de l’endoscope 40 et le long de ce dernier, une telle extrémité correspondant à l’extrémité distale 48 de l’endoscope 40. De préférence, la tête d’émission 52 est configurée pour émettre un faisceau laser 57 sous forme d’impulsions successives. Ceci permet de décaper et d’ainsi nettoyer parfaitement l’aube 24, 34, en particulier lorsque la couche de matière oxydée/corrodée 59 à enlever est épaisse. Le système d’ouverture et de fermeture à iris 53, qui est disposé dans le canal optique 66, permet de calibrer le diamètre du faisceau 57 issu du laser 49, et d’améliorer sa précision. L’anneau rotatif 55, qui est disposé dans le canal optique 66, est configuré pour actionner le système d’ouverture et de fermeture à iris 53. L’anneau rotatif 55 est par exemple actionné électriquement par un opérateur de l’endoscope 40. Pour ce faire, dans la variante de réalisation représentée sur la figure 7, un canal secondaire 68 débouche à une de ses extrémités dans le canal optique 64, et à son autre extrémité sur l’anneau rotatif 55. Un ou plusieurs câbles électriques (non représentés) s’étendent à l’intérieur du canal secondaire 68 et du canal optique 64, et relient l’anneau rotatif 55 à une interface de commande de cet anneau (non représentée). L’interface de commande est par exemple agencée à proximité de l’extrémité proximale 46 de l’endoscope 40. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 8, un canal secondaire 70 s’étend dans le corps de l’endoscope 40 et le long de ce dernier, sensiblement parallèlement aux canaux optiques 64, 66. Le canal secondaire 70 débouche à une de ses extrémités au niveau de l’extrémité proximale 46 de l’endoscope 40, et à son autre extrémité sur l’anneau rotatif 55. Un ou plusieurs câbles électriques (non représentés) s’étendent à l’intérieur du canal secondaire 70, et relient l’anneau rotatif 55 à une interface de commande de cet anneau (non représentée). Un deuxième mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en référence à la figure 9. Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, les éléments décrits avec les mêmes références numériques que ceux du premier mode de réalisation sont identiques à ces derniers et ne seront donc pas décrits en détail à nouveau. Selon ce deuxième mode de réalisation, la tête 52 d’émission d’un faisceau laser de nettoyage est formée par une matrice de fibres optiques 72. Les fibres optiques 72 sont chacune reliées au laser 49. Chaque fibre optique 72 est apte à transporter et à émettre un faisceau laser 57 indépendamment des autres fibres optiques. Les différentes fibres optiques 72 sont par exemple pilotées indépendamment par un système d’acquisition (non représenté) permettant de définir la forme du faisceau laser 57 en activant ou non chaque fibre optique 72. La tête 52 forme ainsi un obturateur ajustable permettant d’adapter la forme du faisceau laser 57 selon un motif particulier, par exemple un motif pouvant varier du point au trait, par l’intermédiaire de la multitude de fibres optiques 72. En utilisation, l’endoscope 40 peut être inséré lors d’une première étape à travers un orifice d’endoscopie de la turbomachine 10. Au cours d’une seconde étape, grâce à la tête 52 d’émission d’un faisceau laser de nettoyage, l’opérateur de l’endoscope 40 peut appliquer le faisceau laser 57 sur les couches de matières oxydées/corrodées 59 de l’aube 24, 34 à nettoyer, et ainsi décaper cette dernière directement dans la turbomachine 10. Lorsque la tête d’émission 52 est configurée pour émettre un faisceau laser 57 sous forme d’impulsions successives, chaque impulsion laser enlève une certaine épaisseur de polluant. Si la couche est épaisse, plusieurs impulsions sont nécessaires pour nettoyer parfaitement la pièce. Lorsque la tête 52 est formée par une matrice de fibres optiques 72, comme c’est le cas dans le deuxième mode de réalisation de l’invention décrit précédemment, seule une partie des fibres 72 est utilisée au cours de la seconde étape pour transporter et émettre un faisceau laser 57, par exemple selon un motif particulier. Le motif particulier peut typiquement être un motif pouvant varier du point au trait. La forme du motif est définie via le système d’acquisition en activant ou non chaque fibre optique 72 indépendamment des autres. Il est à noter que pour être efficace, l’intensité de l’énergie du laser est adaptée et réglée entre deux seuils : un premier seuil correspondant à un seuil de nettoyage où un plasma est créé dans la couche polluante par apport d’énergie ; un second seuil correspondant à un seuil de dommage où le plasma commence à altérer le métal de base de l’aube 24, 34, plus précisément de son substrat. Le fait de régler l’intensité de l’énergie du laser entre ces deux seuils permet une autolimitation du nettoyage : les impulsions de lumière dont la densité d’énergie est supérieure au premier seuil vont creuser la salissure jusqu’au substrat de l’aube. A cet endroit, leur densité d’énergie est inférieure au second seuil correspondant au seuil de dommage ou d’ablation du substrat. Aucune interaction avec le métal de base du substrat de l’aube n’a alors lieu. En effet, lorsqu'un rayon laser est projeté sur un métal à une intensité inférieure à son seuil d'ablation, l'énergie du faisceau laser est dispersée sous forme de chaleur, mais elle n'a pas d'effet permanent sur le métal. Lorsque l'intensité du faisceau laser est supérieure au seuil d'ablation, le métal est affecté de façon permanente. Or, les matières corrodées/oxydées 59 sur l’aube 24, 34 à nettoyer ont un seuil d'ablation bien inférieur à celui de la plupart des métaux. Il est ainsi possible de régler les paramètres du laser pour que l'intensité du faisceau laser soit juste au-dessus du seuil d'ablation du contaminant mais inférieur à celui du métal de base du substrat de l’aube. Une telle utilisation du faisceau laser, via le réglage entre ces deux seuils, fait que seules les épaisseurs de matière corrodées ou oxydées 59 sont décapées sur l’aube 24, 34, sans affecter le métal de base. On comprend donc que le procédé et l’endoscope 40 de nettoyage d’une aube selon l’invention permettent d’effectuer un décapage de l’aube dans le moteur directement sous aile, sans nécessiter de dépose ni de démontage préalable du moteur de la turbomachine 10. En outre, seules les épaisseurs de matière corrodées ou oxydées sont décapées sur l’aube. Le procédé et l’endoscope 40 selon l’invention permettent par conséquent d’améliorer la durée de vie des aubes dans la turbomachine, ainsi que de limiter leur remplacement. Par ailleurs, le fait de ne pas avoir à remplacer les aubes corrodées ou oxydées apporte un gain de temps et de coût car les opérations de dépose du moteur et d’approvisionnement d’une pièce neuve sont avantageusement éliminées. Endoscope (40) de nettoyage d’une aube (24, 34) de turbomachine (10) d’aéronef, cet endoscope (40) comportant une extrémité proximale (46) et une extrémité distale (48) comportant un système d’éclairage et de visualisation (50) depuis ladite extrémité proximale (46), caractérisé en ce que son extrémité distale (48) comprend en outreune tête (52) d’émission d’un faisceau laser de nettoyage (57), ce faisceau laser (57) étant configuré pour créer un plasma d’ablation de matières corrodées/oxydées (59) de l’aube (24, 34). Endoscope (40) selon la revendication 1, dans lequel ladite tête (52) est configurée pour émettre un faisceau laser (57) sous forme d’impulsions successives. Endoscope (40) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite extrémité distale (48) ou ladite tête (52) comprend un système d’ouverture et de fermeture à iris (53) à travers lequel le faisceau laser (57) est destiné à être émis. Endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite tête (52) est logée dans une extrémité d’un premier canal optique (66) s’étendant le long de l’endoscope (40). Endoscope (40) selon la revendication précédente, en dépendance de la revendication 3, dans lequel un anneau rotatif (55) est disposé dans ledit premier canal optique (66) et est configuré pour actionner ledit système à iris (53). Endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’éclairage et de visualisation (50) est disposé autour d’une partie de ladite tête (52). Endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’éclairage et de visualisation (50) est logé dans un second canal optique (64) s’étendant le long de l’endoscope (40). Endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’éclairage et de visualisation (50) comprend au moins un élément choisi parmi une lentille (58), un filtre UV (60), et une caméra optique. Endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite tête (52) est formée par une matrice de fibres optiques (72) qui sont reliées à une source laser (49) et qui sont chacune aptes à transporter et émettre un faisceau laser (57) indépendamment des autres fibres optiques (72). Procédé de nettoyage par endoscopie d’une aube (24, 34) de turbomachine (10) d’aéronef, comprenant l’insertion d’un endoscope (40) selon l’une des revendications précédentes dans un orifice d’endoscopie de la turbomachine (10), et le nettoyage d’une aube (24, 34) en vue de l’ablation par laser de matières corrodées/oxydées (59) de l’aube (24, 34). Procédé selon la revendication précédente, l’endoscope (40) étant tel que défini à la revendication 9, dans lequel seule une partie des fibres (72) de la matrice est utilisée pour transporter et émettre un faisceau laser (57), par exemple selon un motif particulier.