Brevet FR3151874A1 — publié le 20250207

Ensemble pour une turbomachine (1) comprenant : - une aube (8) à calage variable d’une soufflante (2) non carénée comprenant une pale aérodynamique et un pied destiné à être monté dans une alvéole d’un pivot (12) ; - un dispositif de mesure (25) comprenant un corps aérodynamique qui est adjacent à la pale et disposé en amont de la pale, le corps portant au moins un instrument de mesure configuré pour mesurer au moins un paramètre d’un flux d’air (F) en amont de la pale, le dispositif de mesure (25) étant configuré pour être solidaire de l’aube (8) et/ou du pivot (12), de manière à ce que le dispositif de mesure (25) se déplace conjointement avec l’aube (8), afin de ne pas perturber les comportements aérodynamique et mécanique de l’aube (8). Figure pour l'abrégé : 1 ENSEMBLE POUR UNE TURBOMACHINE COMPRENANT UNE AUBE A CALAGE VARIABLE ET UN DISPOSITIF DE MESURE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un ensemble pour une turbomachine comprenant une aube à calage variable et un dispositif de mesure, ainsi qu’une turbomachine comprenant un tel ensemble. Arrière-plan technique Dans le cadre du développement d’une turbomachine, les motoristes réalisent notamment divers essais visant à mesurer des paramètres (pression, température, etc.) propres à chacun des flux s’écoulant dans la turbomachine lors des différents régimes de fonctionnement (décollage, croisière, inversion de poussée, etc.), dans le but notamment de valider ou non certaines solutions techniques mises en place. Pour mesurer ces paramètres propres aux flux, il est connu d’implanter des dispositifs de mesure intrusifs, plus communément appelés « peignes » en raison de leur forme, dans chacun des flux étudiés. Un dispositif de mesure est classiquement monté sur un élément fixe (ou statique) de la turbomachine, tel que le carter de soufflante ou la nacelle. Ainsi, pour mesurer les paramètres du flux d’air en amont d’une soufflante carénée, il est coutumier de monter le dispositif de mesure sur le carter fixe qui entoure la soufflante. Toutefois, une telle pratique ne peut être transposée sur des turbomachines comprenant une soufflante non carénée puisqu’il n’y a aucun élément fixe à proximité de la soufflante qui pourrait être utilisé pour supporter le dispositif de mesure. A titre d’exemple, une turbomachine connue sous l’acronyme anglais « USF » pour « Unducted Single Fan » comprend une telle soufflante non carénée. Les motoristes notent également qu’un dispositif de mesure statique qui est monté en regard d’un élément mobile (par exemple la soufflante) génère des turbulences qui perturbent inévitablement les comportements aérodynamique et mécanique de cet élément mobile. Cette perturbation fausse ainsi les résultats obtenus, sans pouvoir quantifier avec précision l’inexactitude des résultats. Les motoristes notent enfin que les dispositifs de mesure statiques ne permettent pas de mesurer les paramètres (pression, température, etc.) de la couche limite formée au voisinage immédiat du cône ou du disque de la soufflante. En effet, un jeu suffisant doit être respecté entre un dispositif de mesure statique et un élément mobile pour éviter toute collision, les pièces étant amenées à se déformer lorsque la turbomachine est en fonctionnement. L’objectif de la présente invention est donc d’apporter une solution simple, efficace et économique permettant de répondre aux problématiques précitées. L’invention propose ainsi un ensemble pour une turbomachine comprenant : - une aube à calage variable d’une soufflante non carénée comprenant une pale aérodynamique et un pied destiné à être monté dans une alvéole d’un pivot ; - un dispositif de mesure comprenant un corps aérodynamique qui est adjacent à la pale et disposé en amont de la pale, le corps portant au moins un instrument de mesure configuré pour mesurer au moins un paramètre d’un flux d’air en amont de la pale, le dispositif de mesure étant configuré pour être solidaire de l’aube et/ou du pivot, de manière à ce que le dispositif de mesure se déplace conjointement avec l’aube, afin de ne pas perturber les comportements aérodynamique et mécanique de l’aube. Contrairement à l’art antérieur, le dispositif de mesure est ici dynamique et se déplace conjointement avec l’aube, ce qui présente les avantages suivants : - les comportements aérodynamique et mécanique de l’aube (et de façon plus générale de la soufflante) ne sont pas perturbés ; - la fixation du dispositif de mesure n’impose pas la présence d’un élément fixe à proximité de la soufflante ; - le dispositif de mesure peut être utilisé pour mesurer les paramètres de la couche limite formée au voisinage immédiat du cône ou du disque de la soufflante. Le dispositif de mesure peut être solidaire seulement de l’aube, seulement du pivot ou des deux. L’ensemble selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le dispositif de mesure et l’aube sont distincts l’un de l’autre, le dispositif de mesure comprenant un pied relié au corps, le pied du dispositif de mesure étant destiné à être monté conjointement avec le pied de l’aube dans l’alvéole du pivot ; - le dispositif de mesure est monté sur une extension du pied de l’aube ; - l’extension comprend un trou débouchant destiné au passage de l’instrument de mesure ; - le corps comprend un bord d’attaque et un bord de fuite reliés l’un à l’autre par deux parois latérales ; - le corps est orienté par rapport à la pale, de sorte à guider le flux d’air en sortie du bord de fuite vers une face extrados de la pale ; - le bord de fuite du corps coïncide avec un bord d’attaque de la pale ; - le corps comprend un bord d’attaque à partir duquel s’étendent deux ailes en regard l’une de l’autre, les ailes chevauchant des faces intrados et extrados de la pale ; - le corps comprend au moins un tube en saillie depuis le bord d’attaque, le tube présentant un orifice d’entrée à son extrémité libre, le tube formant un logement dans lequel est reçu l’instrument de mesure. La présente invention concerne également une turbomachine comprenant une soufflante non carénée qui comporte l’ensemble tel que décrit précédemment, le pied de l’aube étant monté dans une alvéole d’un pivot de la soufflante, le dispositif de mesure étant solidaire de l’aube et/ou du pivot. 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 est une vue schématique en demi-coupe longitudinale d’une turbomachine comprenant un ensemble selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’ensemble comprenant une aube à calage variable et un dispositif de mesure ; la est une vue schématique en éclatée d’un détail de la ; la est une vue de côté de l’ensemble illustré sur la ; la est une vue de dessus de l’ensemble illustré sur la ; la est une première vue en perspective de l’ensemble illustré sur la ; la est une seconde vue en perspective de l’ensemble illustré sur la ; la est une première vue en perspective d’un ensemble selon un second mode de réalisation de l’invention ; la est une seconde vue en perspective de l’ensemble illustré sur la , une partie amont de l’extension du pied de l’aube étant cachée pour illustrer le montage du dispositif de mesure sur l’extension. Description détaillée de l'invention Sur la est représentée schématiquement une turbomachine 1 d’axe longitudinal X. La turbomachine 1 comprend une soufflante 2 propulsive non carénée et un redresseur fixe 3 non caréné. Une telle turbomachine 1 est plus connue sous l’acronyme anglais USF pour « Unducted Single Fan ». Tel qu’illustré sur la , la soufflante 2 est entrainée en rotation autour de l’axe X par un moteur 4 disposé en aval de la soufflante 2. Un tel agencement de la turbomachine 1 est plus connu sous la désignation « tracteur » en français ou « puller » en anglais. Dans un tel agencement, le redresseur 3 est disposé longitudinalement en aval de la soufflante 2. L’exemple illustré sur la n’est en rien limitatif, la turbomachine pourrait par exemple comprendre une soufflante non carénée disposée en aval du moteur, ou bien encore deux soufflantes contrarotatives non carénées disposées en amont ou en aval du moteur. Le turbomachine 1 est définie suivant l’axe longitudinal X qui correspond à l’axe de rotation de la soufflante 2. Le moteur 4 comprend ici un générateur de gaz et au moins une turbine de puissance (ou turbine basse pression) qui est destinée à entrainer en rotation la soufflante 2. La soufflante 2 peut être entrainée en rotation par la turbine de puissance via un réducteur de vitesse. Le générateur de gaz comprend classiquement, d’amont en aval, au moins un compresseur, une chambre de combustion, et au moins une turbine de détente (ou turbine haute pression). Le compresseur et la turbine de détente sont couplés en rotation l’un à l’autre via un arbre de transmission. Le générateur de gaz est alimenté en air par une entrée d’air 5 qui débouche entre la soufflante 2 et le redresseur 3. La soufflante 2 génère un flux d’air F propulsif qui s’écoule d’amont en aval autour des carénages extérieurs du corps 6 fuselé de la turbomachine 1, une partie mineure de ce flux F étant prélevée par l’entrée d’air 5 pour alimenter le générateur de gaz. Par convention dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation du flux d’air F. De même, par convention dans la présente demande, on entend par « longitudinal » ou « longitudinalement » toute direction parallèle à l’axe X de la turbomachine 1, et par « radial » ou « radialement » toute direction perpendiculaire à l’axe X de la turbomachine 1. Tel qu’illustré sur la , la soufflante 2 comporte un disque 7 portant une rangée annulaire d’aubes 8 à calage variable, chaque aube 8 étant calée autour d’un axe de rotation Y qui lui est propre et qui est sensiblement perpendiculaire à l’axe X. Tel qu’illustré sur les figures, chaque aube 8 à calage variable comprend une pale 9 aérodynamique (ou profilé) et un pied 10 destiné à être monté dans une alvéole 11 d’un pivot 12 de la soufflante 2. La pale 9 s’étend suivant un axe d’empilement depuis le pied 10 jusqu’à un sommet 13. Chaque pale 9 comprend une face intrados 14 et une face extrados 15 reliées l’une à l’autre par un bord d’attaque 16 et un bord de fuite 17. Le bord d’attaque 16 est disposé en amont du bord de fuite 17. Les bords d’attaque et de fuite 16, 17 se présentent chacun sous la forme d’un arrondi. Le pied 10 présente une section constante et s’étend suivant un axe d’allongement qui est sensiblement perpendiculaire à l’axe d’empilement. Le pied 10 peut se présenter en section par exemple sous la forme d’un bulbe, d’une queue d’aronde ou d’un sapin. Le pied 10 est par exemple obtenu par brochage. L’alvéole 11 du pivot 12 présente une forme complémentaire à celle du pied 10 pour permettre son montage. Tel qu’illustré sur la , le pivot 12 associé à chaque aube 8 est monté mobile autour de l’axe Y dans un logement 18 du disque 7 via deux paliers à roulement. Le disque 7 est annulaire autour de l’axe X, et peut être monobloc (ou d’un seul tenant) ou formé de deux demi-disques accolés l’un à l’autre. Le disque 7 est entrainé par la turbine de puissance via un arbre de puissance 19 centré sur l’axe X et un organe de transmission 20 couplé en rotation à la fois avec l’arbre de puissance 19 et le disque 7. La soufflante 2 comprend également un cône d’entrée 21 qui est solidarisé au disque 7. Tel qu’illustré sur la , la soufflante 2 comprend un système de commande 22 du calage des aubes 8 plus connu sous l’acronyme anglais PCM pour « Pitch Change Mechanism ». Le système de commande 22 peut par exemple comprendre un actionneur 23 commun à toutes les aubes 8 et un mécanisme 24 propre à chacune des aubes 8, ce mécanisme 24 permettant de transformer le mouvement initié par l’actionneur 23 en un mouvement de rotation de l’aube 8 correspondante. Le mouvement de l’actionneur 23 permet de régler de manière synchronisée le calage de l’ensemble des aubes 8 via notamment les différents mécanismes 24. Selon l’invention, un dispositif de mesure 25 est associé à au moins l’une des aubes 8 à calage variable de la soufflante 2. La turbomachine 1 peut bien évidemment comprendre plusieurs dispositifs de mesure 25, chaque dispositif de mesure 25 étant associé à une aube 8 à calage variable. Avantageusement, lorsque la soufflante 2 comprend plusieurs dispositifs de mesure 25, les dispositifs de mesure 25 sont répartis de manière régulière autour de l’axe X, de manière à avoir une soufflante équilibrée, et autrement dit éviter les balourds. Un dispositif de mesure 25 comprend un corps 26 aérodynamique (ou profilé) qui est adjacent à la pale 9 de l’aube 8 associée et disposé en amont de cette pale 9. Le corps 26 porte au moins un instrument de mesure 27 (visible sur la ) configuré pour mesurer au moins un paramètre (pression, température, etc.) du flux d’air F en amont de la pale 9. Le dispositif de mesure 25 est configuré pour être solidaire de l’aube 8 et/ou du pivot 12, de manière à ce que le dispositif de mesure 25 se déplace conjointement avec l’aube 8, afin notamment de ne pas perturber les comportements aérodynamique et mécanique de l’aube 8. Le corps 26 de chaque dispositif de mesure 25 peut bien évidemment comprendre plusieurs instruments de mesure 27, chaque instrument de mesure 27 étant configuré pour mesurer un ou plusieurs paramètres du flux d’air F en amont de la pale 9. Le ou les instruments de mesure 27 sont par exemple des capteurs de pression (pression) et/ou des thermocouples (température). Le fait de solidariser le dispositif de mesure 25 à l’aube 8 (qui est solidaire du pivot 12) ou directement au pivot 12, permet de cheminer les instruments de mesure 27 ou les câbles associés dans le pivot 12. Cela évite d’avoir recours à une ou plusieurs boucles de surlongueur qui ne pourraient quoi qu’il en soit pas être fixées et qui s’endommageraient ou se décrocheraient lors de la rotation de la soufflante. Selon le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 6, le dispositif de mesure 25 est monté sur une extension 28 du pied 10 de l’aube 8. L’extension 28 du pied 10 s’étend dans le prolongement de sa portion principale 29 située sous la pale 9. Le dispositif de mesure 25 comprend un pied (non visible sur les figures 1 à 6) et un corps 26 qui s’étend radialement depuis ce pied. Plus précisément, le corp est légèrement incliné vers l’amont. Le corps 26 comprend un bord d’attaque 30 et un bord de fuite 31 reliés l’un à l’autre par deux parois latérales 32. Le bord d’attaque 30 est disposé en amont du bord de fuite 31. Les bords d’attaque et de fuite 30, 31 se présentent chacun sous la forme d’un arrondi. Le bord de fuite 31 du corps 26 coïncide avec le bord d’attaque 16 de la pale 9. Le corps 26 est disposé en amont de la pale 9 et est orienté par rapport à la pale 9, de sorte à guider le flux d’air F en sortie du bord de fuite 31 vers la face extrados 15 de la pale 9. Le corps 26 comprend une ou plusieurs cavités intérieures (non visibles sur le figures 1 à 6) pour permettre le passage du ou des instruments de mesure 27. Le corps 26 comprend par exemple cinq tubes 33 en saillie depuis le bord d’attaque 30. Les tubes 33 sont espacés radialement les uns des autres suivant un pas régulier. Chaque tube 33 présente un orifice d’entrée 34 à son extrémité libre. Les tubes 33 présentent des longueurs différentes de sorte que les différents orifices d’entrée 34 soient alignés radialement. Chaque tube 33 forme un logement dans lequel peut être reçus un ou une plusieurs instruments de mesure 27, chaque tube 33 étant connecté avec au moins une cavité intérieure du corps 26. Les différents tubes 33 sont ici situés au voisinage immédiat du cône 21 et du disque 7, pour mesurer les paramètres du flux d’air F au niveau de sa couche limite. Le pied du dispositif de mesure 25 est monté dans une rainure pratiquée dans l’extension 28, la rainure présentant une forme qui est complémentaire à celle du pied pour permettre son montage. Le pied du dispositif de mesure 25 se présente par exemple sous la forme d’une queue d’aronde, de manière à reprendre les efforts centrifuges auxquels il est soumis lorsque la turbomachine est en fonctionnement. L’extension 28 comprend un trou débouchant 35 destiné au passage du ou des instruments de mesure 27. Le trou débouchant 35 est formé en partie dans un renflement 36 qui fait saillie en amont de l’extension 28. Le dispositif de mesure 25 est ici solidaire de l’aube 8 et se déplace conjointement avec l’aube 8, lorsque son calage est modifiée. Selon le second mode de réalisation illustré sur les figures 7 et 8, le dispositif de mesure 25 est monté également sur une extension 28 du pied 10 de l’aube 8. Le dispositif de mesure 25 comprend un pied 37 (visible sur la ) et un corps 26 qui s’étend radialement depuis ce pied 37. Plus précisément, le corps 26 comprend un bord d’attaque 30 à partir duquel s’étendent deux ailes 38 en regard l’une de l’autre, les ailes 38 chevauchant des faces intrados et extrados 14, 15 de la pale 9. Le corps 26 comprend une cavité intérieure 39 pour permettre le passage du ou des instruments de mesure. Le corps 26 comprend par exemple deux tubes 33 en saillie depuis le bord d’attaque 30. Chaque tube 33 présente un orifice d’entrée 34 à son extrémité libre. Chaque tube 33 forme un logement dans lequel peut être reçus un ou une plusieurs instruments de mesure, chaque tube 33 étant connecté avec la cavité intérieure 39 du corps 26. Les deux tubes 33 sont ici situés au voisinage immédiat du cône 21 et du disque 7, pour mesurer les paramètres du flux d’air F au niveau de sa couche limite. Le pied 37 du dispositif de mesure 25 est monté dans une rainure 40 pratiquée dans l’extension 28, la rainure 40 présentant une forme qui est complémentaire à celle du pied 37 pour permettre son montage. Le pied 37 du dispositif de mesure 25 se présente ici sous la forme d’une queue d’aronde, de manière à reprendre les efforts centrifuges auxquels il est soumis lorsque la turbomachine est en fonctionnement. L’extension 28 comprend un trou débouchant 35 destiné au passage du ou des instruments de mesure. Le trou débouchant 35 est formé en partie dans un renflement 36 qui fait saillie en amont de l’extension 28. Le dispositif de mesure 25 est ici solidaire de l’aube 8 et se déplace conjointement avec l’aube 8, lorsque son calage est modifiée. Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif de mesure 25 et l’aube 8 associée sont distincts l’un de l’autre. Le dispositif de mesure 25 comprend un pied relié directement ou indirectement au corps, ce pied du dispositif de mesure 25 étant monté conjointement avec le pied 10 de l’aube 8 associée dans l’alvéole 11 du pivot 12 correspondant. Le dispositif de mesure 25 est ici solidaire du pivot 12 et se déplace conjointement avec l’aube 8 (l’aube 8 est également solidaire du pivot 12), lorsque son calage est modifiée. Avantageusement, le pied du dispositif de mesure 25 et le pied 10 de l’aube 8 présentent des caractéristiques dimensionnelles et géométriques identiques. Le corps d’un tel dispositif de mesure 25 peut avoir les caractéristique du corps 26 du dispositif de mesure 25 selon le premier mode de réalisation et/ou les caractéristiques du corps 26 du dispositif de mesure 25 selon le second mode de réalisation. Ensemble pour une turbomachine (1) comprenant : - une aube (8) à calage variable d’une soufflante (2) non carénée comprenant une pale (9) aérodynamique et un pied (10) destiné à être monté dans une alvéole (11) d’un pivot (12) ; - un dispositif de mesure (25) comprenant un corps (26) aérodynamique qui est adjacent à la pale (9) et disposé en amont de la pale (9), le corps (26) portant au moins un instrument de mesure (27) configuré pour mesurer au moins un paramètre d’un flux d’air (F) en amont de la pale (9), le dispositif de mesure (25) étant configuré pour être solidaire de l’aube (8) et/ou du pivot (12), de manière à ce que le dispositif de mesure (25) se déplace conjointement avec l’aube (8), afin de ne pas perturber les comportements aérodynamique et mécanique de l’aube (8). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (25) et l’aube (8) sont distincts l’un de l’autre, le dispositif de mesure (25) comprenant un pied relié au corps, le pied du dispositif de mesure (25) étant destiné à être monté conjointement avec le pied (10) de l’aube (8) dans l’alvéole (11) du pivot (12). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (25) est monté sur une extension (28) du pied (10) de l’aube (8). Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’extension (28) comprend un trou débouchant (35) destiné au passage de l’instrument de mesure (27). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (26) comprend un bord d’attaque (30) et un bord de fuite (31) reliés l’un à l’autre par deux parois latérales (32). Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps (26) est orienté par rapport à la pale (9), de sorte à guider le flux d’air (F) en sortie du bord de fuite (31) vers une face extrados (15) de la pale (9). Ensemble selon l’une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le bord de fuite (31) du corps (26) coïncide avec un bord d’attaque (16) de la pale (9). Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (26) comprend un bord d’attaque (30) à partir duquel s’étendent deux ailes (38) en regard l’une de l’autre, les ailes (38) chevauchant des faces intrados et extrados (14, 15) de la pale (9). Ensemble selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le corps (26) comprend au moins un tube (33) en saillie depuis le bord d’attaque (30), le tube (33) présentant un orifice d’entrée (34) à son extrémité libre, le tube (33) formant un logement dans lequel est reçu l’instrument de mesure (27). Turbomachine (1) comprenant une soufflante (2) non carénée qui comporte l’ensemble selon l’une des revendications précédentes, le pied (10) de l’aube (8) étant monté dans une alvéole (11) d’un pivot (12) de la soufflante (2), le dispositif de mesure (25) étant solidaire de l’aube (8) et/ou du pivot (12).