Brevet FR3149640A1 — publié le 20241213

L’invention concerne une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal (X) et comprenant : - un rotor entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal et présentant une paroi radialement externe (28) destinée à guider au moins en partie un flux aérodynamique ; et, - au moins un dispositif de mesure (20) de paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine (1), le dispositif de mesure comprenant un corps (21) s’étendant radialement par rapport à l’axe longitudinal et portant des moyens de relevé d’informations (22) relatives aux paramètres du flux aérodynamique. Selon l’invention, le dispositif de mesure (20) est relié à un stator via un élément de liaison (30) configuré de manière à ce qu’une extrémité (23a) libre du corps (21) soit en regard et à proximité de la paroi radialement externe et en ce qu’une portion de l’élément de liaison soit guidée en rotation par rapport à la paroi radialement externe (28). Figure pour l’abrégé : Figure 2 TURBOMACHINE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE MESURE DE COUCHE LIMITE Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine général de l’aéronautique. Elle vise, en particulier, un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’un flux aérodynamique d’une turbomachine, ce dispositif étant destiné à traverser un flux aérodynamique de la turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique Dans le cadre du développement des turbomachines, et en particulier de turbomachines pour aéronef, celles-ci subissent une pluralité de tests et d’essais permettant de vérifier et de valider d’une part, leur bon fonctionnement et d’autre part, leur capacité à maintenir leurs intégrités et leurs performances. La validation de ces tests et essais permet d’obtenir une certification autorisant leur mise en service. Il est en particulier réalisé lors de ces tests et essais des mesures de certains paramètres de flux aérodynamique, tels que la pression, la température et/ou l’accélération au moyen d’un dispositif de mesure. Ce dispositif de mesure est connu généralement sous le nom de mesureur intrusif ou peigne de mesure. Il en existe différents types qui sont adaptés à mesurer un ou plusieurs paramètres du flux et qui sont généralement installés dans une ou plusieurs zone(s) précise(s) de la turbomachine où circule le flux aérodynamique à mesurer, telles que des zones d’une veine aérodynamique. Ces différentes zones sont communément appelées « plan de mesure ». En effet, le flux aérodynamique circulant dans une veine de la turbomachine présente des caractéristiques différentes dans diverses zones de la veine, par exemple au niveau de la zone centrale de celle-ci, le long des parois délimitant la veine, en amont d’aubes de stator, etc. Plusieurs dispositifs peuvent donc être nécessaires pour une cartographie complète des paramètres du flux dans la veine. Un dispositif de mesure comprend un corps allongé s’étendant à travers le flux aérodynamique et équipé de moyens de relevé d’informations relatives aux paramètres du flux. Un tel dispositif est décrit par exemple des documents FR-A1-2952713 et FR-A1-3067454. Il est connu de ces exemples que les dispositifs de mesure soient fixés de manière générale au stator de la turbomachine. Toutefois, ces dispositifs de mesure ne permettent pas d’obtenir une mesure au plus près des différents organes et par exemple pour une mesure de la couche limite circulant proche du rotor. Il existe un besoin de résoudre tout ou partie des inconvénients précités. L’objectif de la présente invention est de fournir une solution simple et économique permettant de réaliser des mesures d’au moins un paramètre d’un flux aérodynamique de turbomachine à proximité d’un rotor. Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal et comprenant : - un rotor entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal et présentant une paroi radialement externe destinée à guider au moins en partie un flux aérodynamique ; et, - au moins un dispositif de mesure de paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine, le dispositif de mesure comprenant un corps qui s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal et qui porte des moyens de relevé d’informations relatives aux paramètres du flux aérodynamique, le dispositif de mesure étant relié à un stator via un élément de liaison configuré de manière à ce qu’une extrémité libre du corps soit en regard et à proximité de la paroi radialement externe et en ce qu’une portion de l’élément de liaison soit guidée en rotation par rapport à la paroi radialement externe. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’élément de liaison fixé au stator de la turbomachine permet de porter au moins un dispositif de mesure qui soit placé au plus près du rotor, qui tourne par rapport au dispositif de mesure, pour mesurer le flux d’air au niveau de la couche limite, avec un minimum de perturbation, et tout en évitant la transmission des efforts vers le stator. Cette configuration permet également plus précisément d’éviter la génération des efforts sur les pièces environnantes de la turbomachine et sur le dispositif de mesure lui-même. Les mesures obtenues telles que la pression sont fiables. A cela s’ajoute le fait que l’intégration du dispositif de mesure dans la turbomachine par la fixation de celui-ci sur le stator et en étant « suspendu » est plus simple qu’une fixation sur le rotor. La fixation sur le rotor pourrait induire également des erreurs de lecture des mesures. La turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le corps présente une hauteur comprise entre 2% et 5% de la hauteur de la veine mesurée depuis la paroi radialement externe du rotor jusqu’à une paroi radialement interne du stator. - l’élément de liaison comprend un bras s’étendant radialement vers la paroi radialement externe, le bras coopérant avec un dispositif d’appui et de guidage en rotation monté sur la paroi radialement externe. - le dispositif de guidage comprend un galet, un coussin d’air ou un système de positionnement magnétique asservi. - l’élément de liaison comprend une portion s’étendant radialement autour de la paroi radialement externe, le dispositif de mesure étant fixé à une extrémité libre de la portion. - le corps du dispositif de mesure comprend un bord d’attaque et un bord de fuite opposés suivant l’axe longitudinal, les moyens de relevé d’informations s’étendant depuis le bord d’attaque suivant la l’axe longitudinal. L’invention concerne en outre un aéronef équipé d’une telle turbomachine. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : La représente de manière schématique, en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine double flux à laquelle s’applique l’invention ; La illustre de manière schématique et suivant une vue avant un exemple de dispositif de mesure installé dans une turbomachine selon l’invention. La est une vue d’un côté du dispositif de mesure selon la ; et La est une vue d’un côté du dispositif de mesure selon la . Description détaillée de l’invention La montre une vue en coupe axiale et partielle d’une turbomachine d’axe longitudinal X, en particulier une turbomachine 1 double flux destinée à être montée sur un aéronef. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de turbomachine et peut être un turboréacteur simple flux ou encore un turbopropulseur équipé d’une seule hélice non carénée ou d’un doublet d’hélices contrarotatives, non carénées. La turbomachine 1 de la comporte, de manière classique et, d’amont en aval, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre annulaire de combustion 5, une turbine haute pression 6, une turbine basse pression 7. Une tuyère d’échappement 8 est agencée de manière avantageuse en aval de la turbine basse pression 7. Le compresseur haute pression 4 et la turbine haute pression 6 sont reliés par un arbre haute pression et forment avec lui un corps haute pression (HP). Le compresseur basse pression 3 et la turbine basse pression 7 sont reliés par un arbre basse pression et forment avec lui un corps basse pression (BP). Dans la présente invention, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine et ici suivant l’axe longitudinal X. De même, les termes « radial », « interne » et « externe » sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X. La turbomachine 1 comprend une première veine annulaire, dite veine primaire 9 dans laquelle circule un flux aérodynamique primaire F1 ou flux chaud et une deuxième veine annulaire, dite veine secondaire 10 dans laquelle circule un flux aérodynamique secondaire F2 ou flux froid autour de la veine primaire 9. Le flux primaire F1 traverse les compresseurs, la chambre de combustion, et les turbines, puis débouche dans la tuyère 8 vers l’atmosphère. Les veines primaire et secondaire 9, 10 sont coaxiales. En particulier, la veine primaire 9 est délimitée radialement par un carter interne 11 annulaire et un carter inter-veine 12 entourant le carter interne. Quant à la veine secondaire 10, celle-ci est délimitée radialement par le carter inter-veine 12 et un carter externe 13 annulaire auquel est solidarisé un carter de soufflante 14. Ce dernier entoure les aubes 15 de la soufflante 2. La turbomachine 1 comprend au moins un dispositif de mesure 20 de paramètres d’un flux aérodynamique F1, F2 qui est prévu pour mesurer un ou plusieurs paramètres du flux aérodynamique circulant dans la turbomachine de manière à établir une cartographie des pressions, des températures, des accélérations, et/ou de la composition dudit flux au voisinage du dispositif de mesure 20. Ces paramètres sont nécessaires pour obtenir la certification de la turbomachine avant sa commercialisation par exemple ou pour vérifier l’état de santé de la turbomachine. La mesure est dite intrusive car celle-ci est réalisée directement dans l’écoulement du flux aérodynamique. De manière avantageuse, le dispositif de mesure 20 est destiné à être installé sensiblement radialement dans une des veines primaire et secondaire 9, 10 de la turbomachine. Suivant encore une autre caractéristique avantageuse, le dispositif de mesure 20 est agencé en amont de la soufflante 2. Avantageusement, le dispositif de mesure 20 est agencé suivant l’axe radial et transversalement à l’écoulement du flux d’air F entrant dans la turbomachine. Le flux d’air F est séparé en aval de la soufflante en les flux primaire F1 et flux secondaire F2. En référence aux figures 2 et 3, le dispositif de mesure 20 comprend un corps 21 et des moyens de relevé d’informations 22 configurés pour relever des informations relatives à au moins un paramètre du flux aérodynamique s’écoulant dans la turbomachine. Préférentiellement, le dispositif de mesure 20 est configuré pour mesurer la pression du flux aérodynamique F1, F2. Le corps 21 est allongé et s’étend suivant une direction d’allongement A entre une première extrémité 23a et une deuxième extrémité 23b. Comme nous pouvons le voir également sur la , le corps 21 présente un bord d’attaque 24a et un bord de fuite 24b opposés transversalement à la direction d’allongement A. Le bord d’attaque 24a et le bord de fuite 24b relient respectivement deux faces latérales 25a, 25b opposées suivant une direction transversale (ou circonférentielle en situation d’installation). Cette direction est perpendiculaire à la direction d’allongement A. Le corps 21 peut présenter une section transversale de forme oblongue ou de manière alternative une section transversale de type NACA (dont les initiales signifient en anglais « National Advisory Committee for Aeronautics » pour Comité Consultatif National pour l'Aéronautique). Dans ce dernier cas, les faces latérales 25a, 25b opposées se rejoignent ainsi en une arête au niveau du bord de fuite 24b. Le corps 21 porte avantageusement les moyens de relevé d’informations 22. Ceux-ci s’étendent transversalement à la direction d’allongement A du corps 21 et ici parallèlement l’axe longitudinal X (et à l’écoulement du flux aérodynamique). Sur la , les moyens de relevé d’informations 22 sont agencés au niveau du bord d’attaque 24a du corps 2. Ceux-ci sont également disposés et répartis régulièrement le long du bord d’attaque 24a (soit suivant l’axe radial Z ou suivant la direction d’allongement du corps). Les moyens de relevé d’informations 22 sont avantageusement reliés à des moyens d’acheminement (non représentés) des informations relevées par les moyens de relevé d’informations. La turbomachine 1 est équipée avantageusement d’un système de traitement d’informations 50 qui est illustré sur la de manière schématique. Le système de traitement d’informations 50 est relié aux moyens d’acheminement. Dans le présent exemple, les moyens de relevé d’informations 22 comprennent des buses 26. Chaque buse 26 présente une forme sensiblement cylindrique et s’étend depuis le bord d’attaque 24a. Les buses 26 sont régulièrement réparties le long du bord d’attaque 24a. Chaque buse 26 communique avec une cavité longitudinale 27 agencée dans le corps 21 du dispositif de mesure 20. La cavité longitudinale 27 traverse le corps du dispositif de mesure 20 de part et d’autre et débouche au niveau des première et deuxième extrémités 23a, 23b. Chaque buse 26 comprend un orifice d’entrée qui est exposé au flux aérodynamique pour en prélever un échantillon. Dans le présent exemple de réalisation, le dispositif de mesure 20 est relié à un stator de la turbomachine. Le dispositif de mesure 20 coopère d’autre part avec un rotor de la turbomachine. Le rotor est entraîné en rotation par rapport au stator. Le stator de la turbomachine 1 est de manière avantageuse un carter de la turbomachine tel le carter de soufflante 14 ou le carter externe 13 (ou nacelle portée par le carter de soufflante). Le stator de la turbomachine pourrait également être un élément du bâti d’un banc d’essai d’un e turbomachine non carénée ou élément du bâti de la turbomachine. Le rotor de la turbomachine est formé de manière avantageuse du rotor de la soufflante. Celui-ci est entraîné par l’arbre basse pression. En référence à la et avantageusement, le rotor de soufflante comprend un moyeu 16 et un cône d’entrée d’air 17. Ce dernier élément peut être constitué d’une pointe ou d’une forme plus arrondie. En particulier et comme cela est représenté sur la , le moyeu 16 est centré sur l’axe longitudinal X. Le moyeu 16 porte une série d’aubes de soufflante 15 qui sont réparties régulièrement autour de l’axe longitudinal X. Chaque aube 15 s’étend radialement depuis le moyeu 16 vers l’extérieur. Les extrémités libres des aubes 15 sont en regard du carter de soufflante 14. Sur la , le cône d’entrée d’air 17 est solidaire en rotation du moyeu 16. Le cône d’entrée d’air 17 est monté en amont du moyeu 16 et couvre celui-ci. De manière avantageuse, le cône d’entrée d’air 17 est centré sur l’axe longitudinal X et présente une forme axisymétrique. De manière avantageuse, le rotor (ici le cône d’entrée d’air 17 et le moyeu 16) est entraîné en rotation par rapport au dispositif de mesure 20. Ce dernier est disposé avantageusement au plus proche d’une paroi radialement externe 28 du rotor. Pour cela, la turbomachine 1 est équipée avantageusement d’un élément de liaison 30 qui est solidaire du stator de la turbomachine 1. Cet élément de liaison 30 permet de relier le dispositif de mesure 20 au stator. Plus précisément, l’élément de liaison 30 est configuré de manière à ce qu’une extrémité libre du corps 21 du dispositif de mesure 20 soit en regard et à proximité de la paroi radialement externe 28 et qu’une portion de l’élément de liaison 30 soit guidé en rotation par rapport à la paroi radialement externe 28. Avantageusement, mais non limitativement, l’élément de liaison 30 comprend une première extrémité 30a qui est fixée à la deuxième extrémité 23b du corps 21 du dispositif de mesure 20. L’élément de liaison 30 comprend également une deuxième extrémité 30b qui est fixée au stator. La deuxième extrémité 30b est fixée de manière amovible grâce à des organes de fixation 31 tels des systèmes vis/écrou. La première extrémité 30a est fixée avantageusement, mais non limitativement, de manière amovible au corps 21 du dispositif de mesure 20. La fixation est réalisée grâce à une soudure ou des organes de fixation tels que vis, écrous. Le rotor est, en d’autres termes, entraîné en rotation par rapport à l’élément de liaison 30. Suivant l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, l’élément de liaison comprend une première portion 32 qui s’étend autour de la paroi radialement externe 28 du rotor (soit suivant la direction circonférentielle). En d’autres termes, la première portion 32 est sensiblement courbée. L’élément de liaison 30 comprend en outre une deuxième portion 33 qui est reliée à la première portion 32 et qui se présente sous la forme d’une perche qui traverse le flux aérodynamique. La première portion 32 comprend la première extrémité 30a tandis que la deuxième portion 33 comprend la deuxième extrémité 30b. Le dispositif de mesure 20 est situé à l’extrémité libre 30a de la première portion 32. Plusieurs dispositifs de mesure 30 peuvent être disposés régulièrement autour de l’axe longitudinal X et portés par un ou plusieurs éléments de liaison 30. De manière avantageuse, mais non limitativement, la première extrémité 30a de l’élément de liaison 30 est située à une distance radiale correspondante sensiblement à la hauteur H1 du corps 21 du dispositif de mesure 20. Toutefois, la première extrémité (libre) 23a du dispositif de mesure 20 n’est pas en contact avec le rotor. De la sorte, le rotor peut tourner librement sans obstacle. Suivant une caractéristique avantageuse, la hauteur H1 du corps 21 est comprise entre 2% et 5% de la hauteur H de la veine (primaire ou secondaire 9, 10) mesurée depuis la paroi externe 28 du rotor. Cette configuration permet de mesurer le flux aérodynamique de la couche limite qui s’étend le long des parois des veines. La hauteur H, ici de la veine secondaire 10) est de préférence mesurée entre la paroi radialement externe 28 du rotor et une paroi radialement interne 29 du stator, ici le carter de soufflante 14. L’élément de liaison 30 comprend de manière avantageuse un bras 34 s’étendant radialement vers la paroi radialement externe 28. Le bras 34 s’étend de manière parallèle au dispositif de mesure 20 et à distance de celui-ci. Le bras 34 comprend une extrémité libre 34a en regard de la paroi radialement externe 28. Entre la paroi radialement externe 28 et l’extrémité libre 34a du bras 34 est agencé un dispositif de guidage 35. Le dispositif de guidage 35 est avantageusement fixé à la paroi radialement externe 28 du rotor ou à l’extrémité libre du dispositif de mesure 20. Dans le présent exemple, le dispositif de guidage 35 est fixé au rotor, et en particulier à la paroi radialement externe 28. Cela permet de créer un appui sur le rotor sans transmettre d’effort et de positionner le dispositif de mesure 20 au plus près du rotor. Le dispositif de mesure 20 apporte entre autres un degré de liberté à l’élément de liaison 30. Le dispositif de guidage 35 peut comprendre un galet, un coussin d’air ou un système de positionnement magnétique asservi. Ainsi, une telle configuration permet de placer le dispositif de mesure 20 au plus proche du rotor, et en particulier dans la couche limite et sans transmission des efforts vers le stator auquel est fixé le dispositif de mesure. Turbomachine (1) s’étendant autour d’un axe longitudinal (X) et comprenant : - un rotor (16, 17) entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal (X) et présentant une paroi radialement externe (28) destinée à guider au moins en partie un flux aérodynamique (F, F1, F2), et - au moins un dispositif de mesure (20) de paramètres du flux aérodynamique de la turbomachine (1), le dispositif de mesure (20) comprenant un corps (21) qui s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal (X) et qui porte des moyens de relevé d’informations (22) relatives aux paramètres du flux aérodynamique (F, F1, F2), caractérisée en ce que le dispositif de mesure (20) est relié à un stator (13, 14) via un élément de liaison (30) configuré de manière à ce qu’une extrémité (23a) libre du corps (21) soit en regard et à proximité de la paroi radialement externe (28) et en ce qu’une portion de l’élément de liaison (30) soit guidée en rotation par rapport à la paroi radialement externe (28). Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le corps (21) présente une hauteur (H1) comprise entre 2% et 5% de la hauteur de la veine (H) mesurée depuis la paroi radialement externe (28) du rotor (16, 17) jusqu’à une paroi radialement interne (29) du stator (13, 14). Turbomachine (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’élément de liaison (30) comprend un bras (34) s’étendant radialement vers la paroi radialement externe (28), le bras coopérant avec un dispositif d’appui et de guidage (35) en rotation monté sur la paroi radialement externe (28). Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif de guidage (35) comprend un galet, un coussin d’air ou un système de positionnement magnétique asservi. Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’élément de liaison (30) comprend une portion (32) s’étendant radialement autour de la paroi radialement externe (28), le dispositif de mesure (20) étant fixé à une extrémité libre de la portion (32). Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (21) du dispositif de mesure (20) comprend un bord d’attaque (24a) et un bord de fuite (24b) opposés suivant l’axe longitudinal (X), les moyens de relevé d’informations (22) s’étendant depuis le bord d’attaque (24a) suivant la l’axe longitudinal (X).