Brevet FR3143747A1 — publié le 20240621

L’invention concerne une turbomachine (1) s’étendant autour d’un axe longitudinal (X) et comprenant : - un stator (13, 14), - un rotor (16, 17) entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par rapport au stator (13, 14), et - un dispositif de mesure (20) de paramètres d’un flux aérodynamique de la turbomachine, le dispositif de mesure (20) comprenant un corps (21) qui s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal et qui porte des moyens de relevé d’informations (22) relatives aux paramètres du flux de la turbomachine (1). Selon l’invention, le dispositif de mesure (20) est relié à la fois d’une part au stator (16, 17) et d’autre part au rotor (16, 17) via un anneau de support (30) monté libre en rotation par rapport au rotor (16, 17) et autour de l’axe longitudinal X. Figure pour l’abrégé : Figure 2 TURBOMACHINE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE MESURE AGENCE ENTRE UN STATOR ET UN ROTOR. 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 connu par exemple des documents FR-A1-2 952 713 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. Il est possible de fixer les dispositifs de mesure sur un rotor de la turbomachine de sorte à réaliser des mesures autour de ce rotor. Toutefois, leur intégration peut être compromise. En effet, les dispositifs de mesure fixés au rotor peuvent générer un effort sur les pièces de la turbomachine. Par ailleurs, la rotation des dispositifs de mesure en même temps que les rotors, peut rendre inexploitable certaines mesures telles que la pression, voire peut être impossible. 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 stator, - un rotor entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal par rapport au stator, et - un dispositif de mesure de paramètres d’un 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 de la turbomachine, le dispositif de mesure étant relié à la fois d’une part au stator et d’autre part au rotor via un anneau de support monté libre en rotation par rapport au rotor et autour de l’axe longitudinal. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’anneau de support monté libre en rotation dans le rotor forme un appui au dispositif de mesure et évite de transmettre les efforts du dispositif de mesure vers le stator. De plus, avec une telle disposition, le dispositif de mesure est situé au plus près du rotor (notamment la paroi interne d’une veine aérodynamique de la turbomachine) pour mesurer la couche limite sans pour autant tourner avec le rotor. La turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le rotor comprend une cavité annulaire centrée sur l’axe longitudinal et dans laquelle un anneau de support est reçu. - des moyens de guidage sont agencés dans la cavité annulaire de manière à guider l’anneau de support en rotation. - le dispositif de mesure comprend un ergot s’étendant radialement à une première extrémité du corps, l’ergot étant destiné à être logé dans un trou borgne de forme correspondante de l’anneau de support. - la turbomachine comprend un bras fixé d’une part à une deuxième extrémité du corps de manière amovible et d’autre part au stator. - le corps comprend une cavité longitudinale traversant le corps de part et d’autre radialement et étant destinée à recevoir une tige de fixation, la tige de fixation étant configurée de manière à fixer le bras au dispositif de mesure. - l’ergot est formé par une extrémité libre de la tige de fixation. - la turbomachine comprend une cale destinée à être agencée à la première extrémité du corps et à être traversée par la tige de fixation. - le corps 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 ; et La illustre suivant une coupe axiale un exemple de dispositif de mesure installé dans une turbomachine selon l’invention. 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 ou flux chaud et une deuxième veine annulaire, dite veine secondaire 10 dans laquelle circule un flux aérodynamique secondaire ou flux froid autour de la veine primaire 9. Le flux primaire 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 11. 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 qui est prévu pour mesurer un ou plusieurs paramètres du flux circulant dans la turbomachine 1 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. De manière avantageuse, le dispositif de mesure 20 est destiné à être installé sensiblement radialement dans une des veines primaire et secondaire 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 entrant dans la turbomachine. En référence à la , 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 s’écoulant dans la turbomachine. Préférentiellement, le dispositif de mesure 20 est configuré pour mesurer la pression du flux. Le corps 21 est allongé et s’étend suivant une direction d’allongement A entre une première extrémité 21a et une deuxième extrémité 21b. 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 (non représentées) opposées suivant une direction transversale. Cette direction est perpendiculaire à la direction d’allongement (et parallèle à l’axe longitudinal X en situation d’installation dans la turbomachine). 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 opposées se rejoignent ainsi en une arête au niveau du bord de fuite 24b. Le corps 21 du dispositif de mesure 20 porte avantageusement les moyens de relevé d’informations 22. Ceux-ci s’étendent transversalement à la direction d’allongement du corps et ici parallèlement l’axe longitudinal X (et à l’écoulement du flux d’air). Sur la , les moyens de relevé d’informations 22 sont agencés au niveau du bord d’attaque 24a du corps 21. 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 22. 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 25. Chaque buse 25 présente une forme sensiblement cylindrique et s’étend depuis le bord d’attaque 24a. Les buses 25 sont régulièrement réparties le long du bord d’attaque 24a. Chaque buse 25 communique avec une cavité longitudinale 26 agencée dans le corps 21 du dispositif de mesure 20. La cavité longitudinale 26 traverse le corps 21 du dispositif de mesure 20 de part et d’autre et au niveau des première et deuxième extrémités 21a, 21b. Chaque buse 25 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 la fois, d’une part à un stator de la turbomachine et d’autre part à un rotor de la turbomachine. Le rotor est entraîné en rotation autour de l’axe X par rapport au stator. Le stator de la turbomachine 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). Dans le cas d’un banc d’essai, le dispositif de mesure 20 pourrait être relié à un bâti du banc d’essai ou à une paroi (ou mur) d’une soufflerie. Le rotor de la turbomachine est formé de manière avantageuse d’une virole tournante dont la surface externe délimite une veine aérodynamique. La virole tournante est entraînée par un arbre de rotor (tel l’arbre basse pression). De manière avantageuse, le rotor de la soufflante est formé du rotor de la soufflante. Avantageusement, le rotor de soufflante comprend un moyeu 16 et un cône 17. 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 15a (représentée sur la ) des aubes 15 sont en regard du carter de soufflante 14. Toujours en référence à la , le cône 17 est solidaire en rotation du moyeu 16. Le cône 17 est monté en amont du moyeu et couvre celui-ci. De manière avantageuse, le cône 17 est centré sur l’axe longitudinal et présente une forme axisymétrique. De manière avantageuse, le rotor (ici le cône et le moyeu ou la virole tournante) est entraîné en rotation par rapport au dispositif de mesure 20. Pour cela, la turbomachine est équipée avantageusement d’un anneau de support 30 qui est monté libre en rotation par rapport au rotor. L’anneau de support est configuré pour que le dispositif de mesure 20 prenne un appui sur le rotor. Selon cet exemple de réalisation, l’anneau de support 30 est centré sur l’axe longitudinal X et tourne librement autour de l’axe longitudinal X. Cet anneau de support 30 est intercalé entre les pièces de rotor et a un mouvement libre indépendant par rapport au reste du rotor. Le rotor comprend une cavité annulaire 31 centrée sur l’axe longitudinal et dans laquelle est reçu l’anneau de support 30. Des moyens de guidage 32 en rotation permettent de guider en rotation l’anneau de support 30 par rapport au rotor. Avantageusement, mais non limitativement, la cavité annulaire 31 est formée par une portion du cône 17 et par une portion du moyeu 16. La cavité annuaire 31 débouche sur une surface radialement externe 33 du rotor de soufflante. De manière avantageuse, mais non limitativement, l’anneau de support 30 présente une section axiale en forme de T inversé. En particulier, l’anneau de support 30 comprend deux branches 30a opposées et une jambe 30b s’étendant transversalement aux branches 30a. La cavité annulaire 31 présente une forme correspondante (soit en T inversé). Les moyens de guidage 32 comprennent des paliers à roulement 34. De manière alternative, les moyens de guidage comprennent des bagues lisses lubrifiées ou des paliers magnétiques. La nature des moyens de guidage peut être définie selon le régime de rotation et les dimensions (par exemple diamètre) d’implantation. Dans le présent exemple, deux paliers à roulement 34a, 34b sont agencés dans la cavité annulaire 31. Chaque palier à roulement 34a, 34b comprend une bague interne 35a solidaire d’une des branches 30a. Chaque palier à roulement comprend une bague externe 35b solidaire d’une portée annulaire 36 du rotor. Chaque palier à roulement 34 comprend des organes roulants qui sont ici des billes. Il y a un palier à roulement de part et d’autre de la jambe 30b de l’anneau de support 30. Le dispositif de mesure 20 comprend un ergot 37 qui est monté dans un logement 38 correspondant de l’anneau de support 30. De la sorte, lors de la rotation du rotor de soufflante ici, l’anneau de support 30 n’est pas entraîné en rotation et le dispositif de mesure 20 est immobile en rotation. L’ergot 37 permet également que le dispositif de mesure 20 soit positionné au plus près du rotor et de garantir la position des moyens de relevé d’informations 22 par rapport au flux d’air. L’ergot 37 s’étend de manière avantageuse depuis la première extrémité 21a du corps 21 et suivant la direction d’allongement A du corps. Dans le présent exemple, la direction d’allongement A est parallèle à l’axe radial Z. L’ergot 37 est destiné à être logé de manière glissant dans le trou 38 de forme correspondante de l’anneau de support 30. Le trou 38 s’étend suivant l’axe radial. De manière avantageuse le trou 38 est borgne. Sur la , un bras 40 ou perche permet de relier le stator au dispositif de mesure 20. Le bras 40 fait office de moyens de support pour le dispositif de mesure 20 et pour que ce dernier soit au plus près du rotor. De manière avantageuse, mais non limitativement, le bras 40 comprend une première extrémité 40a qui est fixée à la deuxième extrémité 21b du corps 21 du dispositif de mesure 20. Le bras 40 comprend également une deuxième extrémité 40b qui est fixée au stator. La deuxième extrémité 40b est fixée de manière amovible grâce à des organes de fixation 41 tels des vis, écrou. Cela permet de faciliter le démontage ou montage pour la maintenance de ce bras et même du dispositif de mesure. La première extrémité 40a est fixée avantageusement de manière amovible au corps 21 du dispositif de mesure 20. La fixation est réalisée grâce à des organes de fixation. Un exemple d’organe de fixation est une tige de fixation 42. Cette dernière est reçue avantageusement dans la cavité longitudinale 26. De la sorte, il est également possible de monter et démonter facilement le dispositif de mesure 20 seul pour sa maintenance. Suivant encore une autre caractéristique avantageuse la tige 42 traverse le corps 21 de part et d’autre. L’extrémité libre de la tige de fixation forme l’ergot 37. La tige 42 peut être une vis. Le bras 40 n’est pas aligné avec au moins le dispositif de mesure (déporté angulairement, pas dans le même plan) afin de moins perturber la prise de mesure par un obstacle dans le flux dans la zone de mesure. De manière avantageuse, une cale 43 est destinée à être agencée vers la première extrémité 21a du corps 21 du dispositif de mesure 20. Une telle cale 43 permet de modifier ou ajuster la hauteur du dispositif de mesure 20 suivant l’axe radial. Avantageusement, la cale 43 est traversée de part et d’autre par un orifice traversant 44. En position d’installation, l’axe de l’orifice traversant 44 est centré sur la direction d’allongement A et de l’axe radial Z. La tige de fixation 42 traverse la cale 43. Avantageusement, l’orifice traversant 44 est taraudé de sorte que la cale 43 soit vissée sur la tige de fixation 42. Ainsi, une telle configuration permet de placer le dispositif de mesure 20 au plus proche du rotor et sans perturbation du flux aérodynamique à mesurer 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 stator (13, 14), - un rotor (16, 17) entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par rapport au stator (13, 14), et - un dispositif de mesure (20) de paramètres d’un flux aérodynamique de la turbomachine, le dispositif de mesure (20) comprenant un corps (21) qui s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal et qui porte des moyens de relevé d’informations (22) relatives aux paramètres du flux de la turbomachine (1), caractérisée en ce que le dispositif de mesure (20) est relié à la fois d’une part au stator (16, 17) et d’autre part au rotor (16, 17) via un anneau de support (30) monté libre en rotation par rapport au rotor (16, 17) et autour de l’axe longitudinal X. Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le rotor (13, 14) comprend une cavité annulaire (31) centrée sur l’axe longitudinal (X) et dans laquelle un anneau de support (30) est reçu. Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que des moyens de guidage sont agencés dans la cavité annulaire (31) de manière à guider l’anneau de support (30) en rotation. Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (30) comprend un ergot (37) s’étendant radialement à une première extrémité (21a) du corps (21), l’ergot (37) étant destiné à être logé dans un trou borgne de forme correspondante de l’anneau de support (30). Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend un bras (40) fixé d’une part à une deuxième extrémité (21b) du corps (21) de manière amovible et d’autre part au stator (13, 14). Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le corps (21) comprend une cavité longitudinale (26) traversant le corps (21) de part et d’autre radialement et étant destinée à recevoir une tige de fixation (41), la tige de fixation (41) étant configurée de manière à fixer le bras (40) au dispositif de mesure (30). Turbomachine (1) selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que l’ergot est formé par une extrémité libre de la tige de fixation (41). Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend une cale (43) destinée à être agencée à la première extrémité (21a) du corps (21) et à être traversée par la tige de fixation (42). Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (21) comprend un bord d’attaque (24a) et un bord de fuite (24b) opposés suivant l’axe longitudinal, les moyens de relevé d’informations (22) s’étendant depuis le bord d’attaque (24a) suivant la l’axe longitudinal. Aéronef comprenant une turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.