Brevet FR3132949A1 — publié le 20230825

Carter de soufflante instrumenté pour le suivi d’un paramètre physique L’invention concerne un carter (10) de soufflante instrumenté pour turbomachine aéronautique, ledit carter instrumenté étant en matériau composite ou en matériau métallique et étant muni sur une surface d’au moins une fibre optique (5a ; 5b) formant élément de détection utile pour le suivi d’un paramètre physique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Carter de soufflante instrumenté pour le suivi d’un paramètre physique L’invention concerne une solution pour permettre le suivi d’une ou plusieurs sollicitations physiques s’appliquant à un carter de soufflante de turbomachine aéronautique en instrumentant sa surface par une ou plusieurs fibres optiques. Le contrôle de santé des structures (« Structural Health Monitoring » ; « SHM ») a pour objectif de maintenir et de prolonger la durée de vie des pièces structurelles, de détecter et prédire leurs défaillances. Il demeure souhaitable de disposer, pour des carters de soufflante de turbomachine aéronautique, de nouvelles solutions d’instrumentation fiables afin de mesurer en fonctionnement ou sur banc d’essai différentes grandeurs physiques comme la déformation, la température ou l’accélération subie. Une telle instrumentation permettrait, lors d’un évènement imprévu, de pouvoir statuer précisément sur l’état de santé du carter et d’agir en conséquence, par exemple d’éviter de changer la pièce à cause d’un diagnostic imprécis (gain de coût et de temps) et d’éviter une éventuelle faille de sécurité à cause d’une anomalie non détectée. L’invention concerne un carter de soufflante instrumenté pour turbomachine aéronautique, ledit carter instrumenté étant en matériau composite ou en matériau métallique et étant muni sur une surface d’au moins une fibre optique formant élément de détection utile pour le suivi d’un paramètre physique. L’invention permet de contrôler de manière fiable l’état de santé de la pièce lors de sa période de service ou lors d’un essai sur banc. Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une fibre optique comprend un cœur présentant au moins un filtre optique à réseau de Bragg. L’emploi d’un filtre optique à réseau de Bragg permet de donner un état particulièrement précis de la santé matière du carter. Dans un exemple de réalisation, le carter est muni de plusieurs fibres optiques réparties selon une direction circonférentielle et associées à des secteurs angulaires distincts. Une telle caractéristique permet une localisation plus précise d’une anomalie. Dans un exemple de réalisation, le carter est muni de plusieurs fibres optiques réparties selon une direction axiale et comprenant au moins des fibres optiques présentes sur les brides du carter à ses extrémités axiales et au moins une fibre optique présente sur une zone centrale du carter entre les brides. La zone centrale peut correspondre au fût du carter. Une telle caractéristique permet une localisation plus précise d’une anomalie. Les brides et la zone centrale constituent des zones à contrôler de manière prioritaire. Dans un exemple de réalisation, le carter est muni d’au moins une fibre optique sur une surface intérieure et d’au moins une fibre optique sur une surface extérieure. Une telle caractéristique permet avantageusement de capter les gradients du ou des paramètres physiques à suivre dans l’épaisseur du carter. Dans un exemple de réalisation, le carter présente une première région ayant une première densité non nulle de fibres optiques et une deuxième région distincte de la première région et ayant une deuxième densité non nulle de fibres optiques différente de la première densité. Une telle caractéristique permet de mieux adapter le réseau de fibres optiques aux sollicitations subies par le carter. Dans un exemple de réalisation, la ou les fibres optiques sont munies d’un élément de reconnaissance permettant de les distinguer visuellement du carter. Une telle caractéristique permet de faire contraster la ou les fibres optiques du carter, afin de simplifier le contrôle et d’éviter qu’il ne provoque un endommagement de l’instrumentation. L’invention vise également un procédé de suivi d’un paramètre physique dans un carter de soufflante instrumenté tel que décrit plus haut, comprenant au moins la détection d’une éventuelle modification du signal optique conduit par ladite au moins une fibre optique à l’aide d’une unité de contrôle, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. En particulier, le paramètre physique est choisi parmi l’un au moins de : la déformation du carter de soufflante, l’application de contraintes mécaniques dans le carter de soufflante, la température imposée au carter de soufflante ou la pression ou l’accélération subie par le carter de soufflante. La représente, de manière schématique, un exemple de carter de soufflante instrumenté selon l’invention. La représente un détail de la . La représente un détail d’une fibre optique utilisable dans le cadre des figures 1 et 2. Les figures 4A-4C sont des graphiques intensité-longueur d’onde relatifs respectivement à une onde incidente en entrée d’une fibre optique utilisable dans le cadre de l’invention, à l’onde transmise en sortie de cette fibre optique et à l’onde réfléchie en entrée de cette fibre optique. Les figures 5A-5B illustrent, de manière schématique, le décalage de la longueur d’onde réfléchie en entrée d’une fibre optique utilisable dans le cadre de l’invention suite à des déformations de cette fibre. La représente un détail d’une variante de carter de soufflante instrumenté selon l’invention. La représente un détail d’une variante de carter de soufflante instrumenté selon l’invention. La représente un détail d’une variante de carter de soufflante instrumenté selon l’invention. Carter (10 ; 110 ; 210 ; 310) de soufflante instrumenté pour turbomachine aéronautique, ledit carter instrumenté étant en matériau composite ou en matériau métallique et étant muni sur une surface (S ext ; S int ) d’au moins une fibre optique (5a-5f) formant élément de détection utile pour le suivi d’un paramètre physique. Carter (10) de soufflante instrumenté selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une fibre optique (5a) comprend un cœur (50a) présentant au moins un filtre optique (52a) à réseau de Bragg. Carter (310) de soufflante instrumenté selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le carter est muni de plusieurs fibres optiques (5f) réparties selon une direction circonférentielle (DC) et associées à des secteurs angulaires distincts. Carter (210) de soufflante instrumenté selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le carter est muni de plusieurs fibres optiques réparties selon une direction axiale (DA) et comprenant au moins des fibres optiques (5d) présentes sur les brides (15) du carter à ses extrémités axiales et au moins une fibre optique (5e) présente sur une zone centrale (17) du carter entre les brides. Carter (110 ; 210) de soufflante instrumenté selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le carter est muni d’au moins une fibre optique (5c ; 5d ; 5e) sur une surface intérieure (S int ) et d’au moins une fibre optique (5b ; 5d ; 5e) sur une surface extérieure (S ext ). Carter (10 ; 110 ; 210 ; 310) de soufflante instrumenté selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le carter présente une première région ayant une première densité non nulle de fibres optiques et une deuxième région distincte de la première région et ayant une deuxième densité non nulle de fibres optiques différente de la première densité. Carter (10 ; 110 ; 210 ; 310) de soufflante instrumenté selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la ou les fibres optiques (5a-5f) sont munies d’un élément de reconnaissance permettant de les distinguer visuellement du carter (11). Procédé de suivi d’un paramètre physique dans un carter (10 ; 110 ; 210 ; 310) de soufflante instrumenté selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins la détection d’une éventuelle modification du signal optique conduit par ladite au moins une fibre optique (5a-5f) à l’aide d’une unité de contrôle, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le paramètre physique est choisi parmi l’un au moins de : la déformation du carter (11) de soufflante, l’application de contraintes mécaniques dans le carter de soufflante, la température imposée au carter de soufflante ou la pression ou l’accélération subie par le carter de soufflante.