Brevet FR3114393A1 — publié le 20220325

La présente invention porte sur un ensemble de test d'ingestion de gélatine pour une soufflante de turbomachine comportant: - une soufflante munie d'une pluralité d'aubes, et - un récupérateur de gélatine (10) disposé en aval de la soufflante, - le récupérateur de gélatine (10) comportant: - un collecteur (11) ayant une pluralité de canaux de guidage de gélatine (15), et - des éléments de récupération de gélatine (12), - un canal de guidage (15) de gélatine étant destiné à guider une quantité de gélatine vers un élément de récupération de gélatine (12) correspondant. Figure 2b RECUPERATEUR DE GELATINE POUR TEST D'INGESTION DE PROJECTILES PAR UNE SOUFFLANTE La présente invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. Plus précisément, l'invention porte sur un récupérateur de gélatine pour test d'ingestion de projectiles par une soufflante de turbomachine. Au sens de l'invention, on entend par "gélatine", une matière organique ou chimique semi-solide ayant une masse pouvant se diviser au contact des aubes de la soufflante. La gélatine pourra prendre notamment la forme d'une partie de volatiles morts. En vol, des projectiles comme des oiseaux peuvent être ingérés par une turbomachine d'aéronef. Ils ne doivent cependant ni endommager la turbomachine ni perturber le vol de l'aéronef. En parallèle, à mesure que les dispositions légales dans le domaine de l'aéronautique se renforcent, les tests permettant de modéliser au préalable le vieillissement d'une turbomachine montée sur un aéronef en fonctionnement prennent une importance croissante pour l'industrie aéronautique. Il existe des systèmes complexes de test d'une turbomachine par propulsion d'objets vers l'entrée de la turbomachine en fonctionnement afin d'évaluer les dégâts produits par l'ingestion de ces objets. Ces systèmes complexes fonctionnent avec des bancs d'essais spécifiques à un type d'objet de test et sont donc peu flexibles dans leur utilisation. Les objets utilisés pour ces tests de vieillissement sont en général des blocs de glace ou des produits congelés qui sont souvent de taille suffisante pour risquer d'endommager une turbomachine de test. Pour fournir des données exploitables à des coûts acceptables, un test d'ingestion d'objets par une turbomachine doit s'efforcer de respecter certaines contraintes. Les objets largués doivent à la fois percuter la soufflante avec une énergie suffisante pour être détectable et fournir des données susceptibles d'être analysées. Par ailleurs, l'énergie de l'impact des objets utilisés ne doit, de préférence, ni endommager les aubes de la turbomachine d'essai ni les éléments de la turbomachine situés en aval des aubes de la soufflante, c'est-à-dire qu'il est préférable que le test d'ingestion d'objets par une turbomachine soit non destructif. Le document FR2997499 décrit un exemple de dispositif de test d'ingestion d'objets par une soufflante. Dans le cadre d'essais partiels d’ingestions de gélatine, il existe le besoin de pouvoir quantifier la masse et d’analyser la répartition angulaire ou simplement de récupérer les débris issus d’un projectile lors de son impact sur une aube quel que soit son état (stationnaire ou en mouvement). L'invention vise à combler efficacement ces besoins en proposant un ensemble de test d'ingestion de gélatine pour une soufflante de turbomachine comportant: - une soufflante munie d'une pluralité d'aubes, et - un récupérateur de gélatine disposé en aval de la soufflante, - ledit récupérateur de gélatine comportant: - un collecteur ayant une pluralité de canaux de guidage de gélatine, et - des éléments de récupération de gélatine, - un canal de guidage de gélatine étant destiné à guider une quantité de gélatine vers un élément de récupération de gélatine correspondant. L'invention permet ainsi de récupérer et de stocker des particules de gélatine en aval d’un secteur d’aubes ou d’une pièce unitaire. L'invention permet en outre de peser la masse recueillie dans chaque élément de récupération de gélatine indépendamment les uns des autres. Il est ainsi possible de définir une cartographie de répartition de gélatine au sein du récupérateur. L'invention peut également s’intégrer aisément dans un environnement moteur à encombrement réduit dans le cadre d'un essai tournant ou statique. Selon une réalisation de l'invention, les canaux de guidage de gélatine sont répartis suivant plusieurs rangées différentes. Selon une réalisation de l'invention, deux canaux de guidage de gélatine adjacents d'une même rangée présentent une paroi de séparation commune. Selon une réalisation de l'invention, les éléments de récupération de gélatine sont constitués par des tubes bouchés à une extrémité opposée aux canaux de guidage de gélatine. Selon une réalisation de l'invention, les éléments de récupération de gélatine sont démontables de façon indépendante les uns des autres. Selon une réalisation de l'invention, le récupérateur de gélatine comporte une plaque de guidage des éléments de récupération de gélatine. Selon une réalisation de l'invention, les éléments de récupération de gélatine sont maintenus axialement par un flasque situé du côté opposé au collecteur. Selon une réalisation de l'invention, une section d'un canal de guidage de gélatine évolue progressivement d'une extrémité de forme rectangulaire, notamment carrée, située du côté de la soufflante vers une extrémité de forme ronde située du côté des éléments de récupération de gélatine. Selon une réalisation de l'invention, les éléments de récupération de gélatine sont identifiés individuellement. Selon une réalisation de l'invention, le récupérateur de gélatine est fixé à une virole de support de vannes d'entrée d'air. L'invention a également pour objet un procédé de test d'ingestion de gélatine mis en œuvre avec l'ensemble de test tel que précédemment défini comportant: - une étape de tir de gélatine en direction de la soufflante ayant pour effet de remplir de façon inhomogène les différents éléments de récupération de gélatine, - une étape de démontage des différents éléments de récupération de gélatine, - une étape de pesée d'une masse de gélatine à l'intérieur de chaque élément de récupération de gélatine, et - une étape de détermination d'une cartographie de répartition de la masse de gélatine à l'intérieur des éléments de récupération de gélatine. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: La figure 1a est une vue en perspective de face d'un récupérateur de gélatine selon l'invention utilisé pour un test d'ingestion de projectiles par une soufflante de turbomachine; La figure 1b est une vue en perspective de dos du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 2a est une vue en perspective éclatée de dos du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 2b est une vue en perspective éclatée de face du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 3 est une vue en perspective d'un boîtier du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 4 est une vue en perspective d'un jeu de tubes utilisés avec le récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 5a est une vue en perspective de face d'un collecteur du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 5b est une vue en perspective de dos du collecteur du récupérateur de gélatine selon l'invention; La figure 6 est une vue en perspective détaillée illustrant une trajectoire de gélatine à l'intérieur d'un canal de guidage du collecteur; La figure 7 est une vue en perspective éclatée d'un ensemble de tests selon l'invention comportant notamment une soufflante et un récupérateur de gélatine disposé en aval de la soufflante; La figure 8 est une vue en coupe longitudinale partielle de l'ensemble de test de la figure 7; La figure 9 est une vue en coupe détaillée montrant la zone de fixation entre le récupérateur de gélatine selon l'invention et une virole de support de vannes d'entrée d'air; La figure 10 est un diagramme des différentes étapes d'un procédé selon l'invention de test d'ingestion de gélatine par une soufflante; La figure 11 représente un exemple de cartographie de répartition de masse de gélatine à l'intérieur des tubes du récupérateur de gélatine. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Les figures 1a, 1b, 2a, et 2b montrent un récupérateur de gélatine 10 comportant un collecteur 11 et des éléments de récupération de gélatine 12 disposés à l'intérieur d'un boîtier 13. Le collecteur 11 comporte une pluralité de canaux de guidage 15 de gélatine. Un canal de guidage 15 est destiné à guider une quantité de gélatine vers un élément de récupération de gélatine 12 correspondant. A cet effet, un élément de récupération de gélatine 12 est situé dans un prolongement d'un canal de guidage 15 correspondant. Les éléments de récupération de gélatine 12 ont pour fonction de récupérer et de stocker les débris de gélatine le temps d’un essai. Les canaux de guidage 15 sont de préférence répartis suivant plusieurs rangées 16.1-16.3 différentes. Les rangées 16.1-16.3 pourront être disposées à différents niveaux radiaux par rapport à un axe X2 de la soufflante 17 décrite plus en détails ci-après. Comme on peut le voir sur les figures 1a et 5a, deux canaux de guidage 15 adjacents d'une même rangée 16.1-16.3 présentent une paroi de séparation commune 18. Autrement dit, une paroi de séparation commune 18 sépare deux canaux de guidage 15 successifs d'une rangée 16.1-16.3 donnée. Par ailleurs, deux rangées 16.1-16.3 de canaux de guidage 15 sont séparées entre elles par une paroi de séparation commune 19. Le collecteur 11 présente ainsi globalement la forme d'une grille. Suivant un exemple particulier de réalisation, on pourra réaliser un collecteur 11 comportant trois rangées 16.1-16.3 différentes situées à différents niveaux radiaux. Chaque rangée 16.1-16.3 pourra comporter une vingtaine de canaux de guidage 15. Bien entendu, le nombre de rangées 16.1-16.3 et le nombre de canaux de guidage 15 par rangée 16.1-16.3 pourra être adapté en fonction de l'application et en particulier de l’espace disponible pour l'intégration du récupérateur de gélatine 10. De préférence, une section d'un canal de guidage 15 évolue progressivement d'une extrémité de forme rectangulaire, notamment carrée, située du côté de la soufflante 17 vers une extrémité de forme ronde située du côté des éléments de récupération de gélatine 12, tel que cela ressort des figures 5a et 5b. En outre, un axe X1 passant par le centre des sections d'un canal de guidage 15 correspond à une trajectoire T de la gélatine issue des pales de la soufflante 17, tel que cela est illustré par la figure 6. En variante, un canal de guidage 15 présente une section conservant sa forme d'une extrémité à l'autre dudit canal 15. Les canaux de guidage 15 présentent ici des dimensions identiques mais dans certaines applications, il serait possible de réaliser des canaux 15 de dimensions différentes. Ainsi, une même rangée 16.1-16.3 pourra comporter des canaux de guidage 15 de dimensions différentes. Comme on peut le voir notamment sur les figures 2a et 4, les éléments de récupération 12 sont constitués de préférence par des tubes. Les tubes 12 présentent chacun une extrémité ouverte débouchant vers un canal de guidage 15 correspondant. Les tubes 12 sont bouchés à une extrémité opposée aux canaux de guidage 15. A cet effet, on pourra utiliser des bouchons 21 rapportés insérés chacun à l'intérieur d'une extrémité d'un tube 12 correspondant. En variante, les tubes 12 sont des tubes borgnes comportant une paroi de fermeture venant de matière avec le reste du tube 12. Les tubes 12 présentent ici une section de forme ronde, mais en variante la section d'un tube 12 pourra être de forme rectangulaire, carrée, ovale, ou toute autre forme adaptée à l'application. En variante, les éléments de récupération 12 pourront être constitués par des bacs ou tout autre contenant adapté à l'application. Avantageusement, les tubes 12 sont démontables de façon indépendante les uns des autres. Il est ainsi possible de peser la masse recueillie dans chaque tube 12 indépendamment les unes des autres. Les tubes 12 sont identifiés individuellement, par exemple en les numérotant. La masse d'un tube 12 étant connue à vide, il est possible de déterminer la masse de gélatine remplissant le tube 12 en le pesant avec la gélatine après l'essai. On peut ainsi obtenir une cartographie de distribution de gélatine à l'intérieur des tubes 12 du récupérateur 10. Comme cela est visible sur la figure 3, le boîtier 13 à l'intérieur duquel sont disposés les tubes 12 présente globalement la forme d'une section angulaire d'un anneau. Ce boitier 13 comporte un volume interne 23 délimité par une paroi interne 24 en forme de portion de cylindre et une paroi externe 25 en forme de portion de cylindre. Les parois interne 24 et externe 25 sont reliées entre elles par des parois latérales 26. Avantageusement, le boîtier 13 comporte une plaque de guidage 28 des tubes 12. La plaque de guidage 28 comporte une multitude de trous 29 dans lesquels sont insérés les tubes 12. La plaque de guidage 28 présente une orientation transversale par rapport à une direction d'allongement longitudinale des tubes 12. En outre, une extrémité ouverte d'un tube 12 pourra être insérée à l'intérieur d'un canal de guidage 15. Afin de garantir un positionnement correct d'un tube 12, l'extrémité du tube 12 pourra venir en appui contre un épaulement 22 défini par une paroi d'un canal de guidage 15, tel que cela est illustré par la figure 9. Les tubes 12 sont également maintenus axialement par un flasque 31 situé du côté opposé au collecteur 11 et visible notamment en figures 9 et 1b. Le boîtier 13 pourra être obtenu à partir de parois métalliques 24, 25, 26 et d'une plaque métallique 28 mécano-soudées entre elles. Afin d'effectuer son montage sur le boîtier 13, le collecteur 11 pourra comporter un rebord 33 fixé sur un rebord 34 correspondant ménagé dans une extrémité avant du boîtier 13, comme cela est montré sur les figures 1b et 2b. Des organes de fixation 35, tels que des vis, pourront être insérés dans des trous de fixation aménagés dans les rebords 33, 34. De façon analogue, le flasque 31 pourra comporter un rebord 37 fixé sur un rebord 38 correspondant aménagé dans une extrémité arrière du boîtier 13 (cf. figures 1b et 2b). Des organes de fixation 39, tels que des vis, pourront être insérés dans des trous de fixation aménagés dans les rebords 37, 38. D'autres techniques de fixation par soudage ou collage pourront être mises en œuvre pour réaliser l'assemblage des différents composants du récupérateur de gélatine 10. Les figures 7 et 8 montrent un ensemble de test 43 selon l’invention comportant une soufflante 17 d'axe X2 et un récupérateur de gélatine 10. Le récupérateur de gélatine 10 est disposé en aval de la soufflante 17 par rapport à un sens de circulation d'un flux d'air généré par la soufflante 17. Plus précisément, la soufflante 17 est munie d'une pluralité d'aubes 44. Les aubes 44 sont espacées angulairement de façon régulière suivant une circonférence de la soufflante 17. Un support 46 comporte un palier 47 assurant le guidage en rotation d'un arbre (non représenté) sur lequel est montée la soufflante 17. On distingue une virole de banc référencée 49 ainsi qu'une virole 50 de support de vannes d'entrée 51 d'air dites vannes IGV (pour "Inlet Guide Vanes" en anglais). Les vannes IGV 51 permettent d'adapter le débit d'air pénétrant à l'intérieur de la chambre de combustion de la turbomachine. De préférence, comme cela est montré en détails sur la figure 9, le récupérateur de gélatine 10 est fixé à la virole 50 de support des vannes IGV 51 au moyen d'organes de fixation 53, tels que des vis. Dans ce cas, les trous 54 de passage des vis aménagés dans le récupérateur de gélatine 10 pourront être espacés d’un pas fixe correspondant à l’angle de séparation entre deux vannes IGV 51. Il est ainsi possible de déplacer le récupérateur de gélatine 10 durant l’essai selon différentes positions angulaires au sein des éléments moteurs. Dans l'exemple représenté, le récupérateur de gélatine 10 s'étend suivant un secteur annulaire de la soufflante 17, notamment inférieur à 45 degrés. En variante, le récupérateur de gélatine 10 pourra présenter une forme d'anneau complet. Dans ce cas, le récupérateur de gélatine 10 s'étend angulairement suivant 360 degrés. On décrit ci-après, en référence avec la figure 10, les étapes d'un procédé de test d'ingestion de gélatine par une soufflante mis en œuvre avec l'ensemble de test 43. Un tir de gélatine est effectué au cours d'une étape 100 en direction de la soufflante 17. Ce tir a pour effet de remplir de façon inhomogène les différents tubes 12. Les différents tubes 12 sont ensuite démontés dans une étape 101. Une masse de gélatine à l'intérieur de chaque élément de récupération de gélatine 12 est pesée dans une étape 102. En fonction des masses de gélatine reçues par les différents tubes 12, il est possible de déterminer, dans une étape 103, une cartographie de répartition de la masse de gélatine à l'intérieur des tubes 12. Un exemple de cartographie Cart montré en figure 11 indique la masse M en grammes reçue dans différents tubes numérotés Tub_num. Cette cartographie Cart met en évidence que la majorité de la gélatine a été reçue dans la zone où se trouvaient les tubes numérotés 8 à 12. Avantageusement, on prévoit à l'avance plusieurs jeux de tubes 12 illustrés à la figure 4. Ainsi, lorsqu’un jeu de tubes 12 a été utilisé lors d’un essai et est rempli de gélatine, il est possible de démonter les tubes 12 et de remettre en place un nouveau jeu de tubes 12 propres pour relancer un tir de gélatine rapidement sans avoir à nettoyer les tubes 12 déjà utilisés. On dispose ainsi d'une grande réactivité pour la réalisation des essais. Dans l'exemple représenté, les tubes ou éléments de récupération 12 sont distincts des canaux de guidage 15 du collecteur 11. En variante, un élément de récupération 12 forme une pièce monobloc avec un canal de guidage 15 correspondant. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Ensemble de test (43) d'ingestion de gélatine pour une soufflante de turbomachine comportant: - une soufflante (17) munie d'une pluralité d'aubes (44), et - un récupérateur de gélatine (10) disposé en aval de la soufflante (17), caractérisé en ce que le récupérateur de gélatine (10) comporte: - un collecteur (11) ayant une pluralité de canaux de guidage de gélatine (15), et - des éléments de récupération de gélatine (12), - un canal de guidage (15) de gélatine étant destiné à guider une quantité de gélatine vers un élément de récupération de gélatine (12) correspondant. Ensemble de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux de guidage de gélatine (15) sont répartis suivant plusieurs rangées (16.1-16.3) différentes. Ensemble de test selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux canaux de guidage de gélatine (15) adjacents d'une même rangée (16.1-16.3) présentent une paroi de séparation commune (18). Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments de récupération de gélatine (12) sont constitués par des tubes (12) bouchés à une extrémité opposée aux canaux de guidage de gélatine (15). Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments de récupération de gélatine (12) sont démontables de façon indépendante les uns des autres. Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le récupérateur de gélatine (10) comporte une plaque de guidage (28) des éléments de récupération de gélatine (12). Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de récupération de gélatine (12) sont maintenus axialement par un flasque (31) situé du côté opposé au collecteur (11). Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une section d'un canal de guidage (15) de gélatine évolue progressivement d'une extrémité de forme rectangulaire, notamment carrée, située du côté de la soufflante (17) vers une extrémité de forme ronde située du côté des éléments de récupération de gélatine (12). Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments de récupération de gélatine (12) sont identifiés individuellement. Ensemble de test selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le récupérateur de gélatine (10) est fixé à une virole (50) de support de vannes d'entrée d'air (51). Procédé de test d'ingestion de gélatine mis en œuvre avec l'ensemble de test tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant: - une étape (100) de tir de gélatine en direction de la soufflante (17) ayant pour effet de remplir de façon inhomogène les différents éléments de récupération de gélatine (12), - une étape (101) de démontage des différents éléments de récupération de gélatine (12), - une étape (102) de pesée d'une masse de gélatine à l'intérieur de chaque élément de récupération de gélatine (12), et - une étape (103) de détermination d'une cartographie (Cart) de répartition de la masse de gélatine à l'intérieur des éléments de récupération de gélatine.