Brevet FR3160435A1 — publié le 20250926

Turbomachine (10) pour un aéronef, comportant : - un générateur de gaz (12) comportant un arbre (14) mobile en rotation autour d’un axe (X), - une soufflante (16) entrainée par l’arbre (14) du générateur de gaz (12) autour dudit axe (X), cette soufflante (16) comportant un moyeu (28) et des aubes (30) qui s’étendent depuis le moyeu (28) radialement vers l’extérieur, les aubes (30) comportant chacune un pied (32) relié au moyeu (28) et un sommet (34) libre, - un carter annulaire (18) qui entoure la soufflante (16) avec des jeux radiaux (J), et - un dispositif (50) de mesure à distance desdits jeux radiaux (J) qui est implanté à demeure dans ledit carter (18) et qui est apte à mesurer les jeux radiaux (J) lorsque la soufflante (16) tourne autour de l’axe (X). Figure pour l'abrégé : Figure 2 TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une turbomachine d’aéronef, ainsi qu’un aéronef équipé de cette turbomachine. Arrière-plan technique Une turbomachine d’aéronef comprend typiquement d’amont en aval, par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine en fonctionnement, une soufflante de propulsion, au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion, au moins une turbine, et une tuyère d’échappement des gaz de combustion. Le rotor de la turbine est relié par un arbre à un rotor du compresseur pour former un corps tournant. Dans le cas d’un turboréacteur à double corps, respectivement haute pression et basse pression, le turboréacteur comprend d’amont en aval un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, la chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le corps haute pression comprend les rotors du compresseur haute pression et de la turbine haute pression, et l’arbre haute pression de liaison de ces rotors. Le corps basse pression comprend les rotors du compresseur basse pression et de la turbine basse pression, et l’arbre basse pression de liaison de ces rotors. L’arbre basse pression entraîne en rotation l’arbre de la soufflante, soit directement soit par l’intermédiaire d’un réducteur mécanique. Les corps et les rotors tournent autour d’une même axe qui est en général l’axe longitudinal de la turbomachine. La soufflante comporte un moyeu relié à son arbre d’entraînement, et des aubes qui s’étendent depuis le moyeu radialement vers l’extérieur. Les aubes comportent chacune un pied relié au moyeu et un sommet libre opposé au pied. La soufflante est carénée par opposition à une hélice de propulsion qui n’est pas carénée. La soufflante est ainsi entourée par un carter, appelé carter de soufflante, qui comporte une surface cylindrique interne séparée par des jeux radiaux des sommets des aubes de la soufflante. Les aubes de soufflante ont pour fonction principale d’amener l’air entrant dans la turbomachine à un certain niveau de compression, et avec un certain débit, de manière à satisfaire des objectifs aérodynamiques de poussée, de consommation spécifique et d’opérabilité (flottement, pompage). Les jeux radiaux précités peuvent influer sur ces objectifs. De ce fait, les spécifications associées sont très précises et le dimensionnement de ces jeux a un impact multiple. Des jeux trop grands auraient un impact sur l’opérabilité du moteur et sur les performances du moteur. Des jeux trop petits se traduiraient par des risques mécaniques de contact entre les aubes et le carter, et donc des risque d’usure. En termes d’ordre de grandeur, ces jeux sont en général mesurés avec des valeurs jusqu’au centième de millimètre. Actuellement, pour s’assurer du respect des exigences de ces jeux dans un moteur neuf, ces jeux sont mesurés sur l’ensemble des moteurs via l’utilisation de cales paillettes ou encore par des moyens plus conséquents tels que l’utilisation d’un outillage laser. Quel que soit le moyen de mesure utilisé sur moteur neuf, ces jeux sont donc connus à l’étape de montage et seulement à cette étape. La connaissance des jeux est donc limitée aux jeux à froid, c’est-à-dire au montage. La limitation de la mesure de jeux à froid ne permet pas de connaitre parfaitement les jeux en flotte. Il n’est donc pas possible de surveiller les évolutions et les consommations de ces jeux en cas d’évènement en flotte. L’invention permet de répondre à ce problème de manière simple, efficace et économique. L’invention propose ainsi une turbomachine pour un aéronef, comportant : - un générateur de gaz comportant un arbre mobile en rotation autour d’un axe, - une soufflante entrainée par l’arbre du générateur de gaz autour dudit axe, cette soufflante comportant un moyeu et des aubes qui s’étendent depuis le moyeu radialement vers l’extérieur, les aubes comportant chacune un pied relié au moyeu et un sommet libre opposé au pied, - un carter annulaire qui entoure la soufflante et s’étend autour des sommets libres des aubes, le carter comportant une surface cylindrique interne qui est séparée des sommets des aubes par des jeux radiaux, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un dispositif de mesure à distance desdits jeux radiaux qui est implanté à demeure dans ledit carter et qui est apte à mesurer les jeux radiaux lorsque la soufflante tourne autour de l’axe. L’invention propose ainsi de mettre un ou plusieurs dispositifs de mesure des jeux radiaux sur le carter en vis-à-vis des aubes de la soufflante de façon à avoir une lecture directe de ces jeux, notamment en flotte, en complément de la mesure des jeux réalisée lors du montage. Au regard des problématiques évoquées, les intérêts d’une telle technologie sont les suivants : connaissance des jeux radiaux et donc de la performance et de l’opérabilité de chacun des moteurs lors de la caractérisation en essais de réception, connaissance du statut des jeux radiaux sur l’ensemble des moteurs de la flotte, possibilité d’analyser les jeux radiaux et notamment la consommation des jeux lors d’un évènement en flotte. La turbomachine selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : la turbomachine comprend plusieurs dispositifs de mesure répartis autour de l’axe ; la turbomachine comprend au moins deux dispositifs de mesure situés axialement l’un derrière l’autre ; le ou chaque dispositif de mesure comprend au moins un capteur capacitif ; ledit au moins un capteur capacitif a une forme générale allongée et s’étend dans une direction radiale vis à vis de l’axe ; ledit au moins un capteur capacitif a une extrémité de mesure qui affleure ladite surface interne du carter ; le carter comprend un empilement de plusieurs couches annulaires comportant de l’extérieur vers l’intérieur, une paroi de support, une structure alvéolaire, une couche de carbone et un revêtement abradable, ledit au moins un dispositif traversant le revêtement abradable, la couche de carbone et au moins une partie de la structure alvéolaire ; le ou chaque dispositif de mesure est relié à un système de communication sans fil. La présente invention concerne également un aéronef comportant au moins une turbomachine telle que décrite ci-dessus, un dispositif de surveillance relié audit au moins un capteur capacitif, et un poste de pilotage équipé d’un système d’alerte lorsque les jeux radiaux mesurés sont en dehors d’une plage de valeurs prédéterminées. 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 : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d’une turbomachine d’aéronef conforme à l’invention, FIG. 2 la FIG. 2 est une vue à plus grand échelle d’une partie de la FIG. 1 et montre un dispositif de mesure de jeux, et FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique partielle en perspective d’un carter de soufflante et d’une aube de soufflante, le carter étant équipé de dispositifs de mesure. Description détaillée de l'invention La FIG. 1 montre une partie d’une turbomachine 10 d’aéronef, et en particulier une partie avant ou amont de cette turbomachine. De manière classique, une turbomachine 10 comprend : - un générateur de gaz 12 comportant un arbre 14 mobile en rotation autour d’un axe X, - une soufflante 16 entrainée par l’arbre 14 du générateur de gaz 12 autour de l’axe X, et - un carter annulaire 18 qui entoure la soufflante 16. Le générateur de gaz 12 peut comprendre un ou plusieurs corps tournants, et par exemple un corps basse pression et un corps haute pression. Dans l’exemple représenté, le générateur de gaz 12 comprend un compresseur basse pression 20 situé en aval de la soufflante 16 et un compresseur haute pression 22 situé en aval du compresseur basse pression 20 et séparé axialement de ce dernier par un carter intermédiaire 24 ou inter-compresseurs. Bien que cela ne soit pas visible dans le dessin, la turbomachine 10 comprend successivement, en aval du compresseur haute pression 22, une chambre annulaire de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le carter intermédiaire 24 comprend des bras radiaux 26 qui relient le générateur de gaz 10 au carter 18 Le flux d’air F1 qui entre dans la turbomachine 10 et qui traverse la soufflante 16 est divisé en deux par un séparateur annulaire 28. Un premier flux d’air F2 radialement interne, appelé flux primaire, s’écoule dans le générateur de gaz 12 depuis le compresseur basse pression 20 jusqu’à la turbine basse pression. Un second flux d’air F3 radialement externe, appelé flux secondaire, s’écoule autour du générateur de gaz 12, à travers les bras 26 du carter intermédiaire 24. La soufflante 16 comporte un moyeu 28 et des aubes 30 qui s’étendent depuis le moyeu 28 radialement vers l’extérieur. Chacune des aubes 30 comporte un pied 32 relié au moyeu 28, et un sommet 34 qui est libre et qui est opposé au pied 32. Le carter 18 s’étend autour des sommets 34 libres des aubes 30 et comporte une surface cylindrique interne 36 qui est séparée des sommets 34 des aubes 30 par des jeux radiaux J mieux visibles à la FIG. 2 . Le carter 18 et sa surface 36 ont une étendue angulaire continue autour de l’axe X alors que les sommets 34 des aubes 30 ont chacun une position angulaire précise autour de l’axe X même si cette position varie lorsque la soufflante 16 tourne. Dans le cadre de la présente demande, le sommet 34 de chacune des aubes 30 est séparé du carter 18 et de la soufflante 16 par un jeu radial J. Il y a donc autant de jeux radiaux J que d’aubes 30. Pour autant, on peut définir un jeu radial (unique) entre la soufflante 16 et le carter 30 comme étant la moyenne des jeux radiaux J entre les sommets 34 des aubes 30 et le carter 18. Comme on le voit à la FIG. 2 , le carter 18 comprend un empilement de couches annulaires. De l’extérieur vers l’intérieur, le carter 18 comprend une paroi de support 38 en général métallique, une structure alvéolaire 40 par exemple en nid d’abeille, une couche de carbone 42 formée par exemple par une superposition de plis ou tissus, et un revêtement abradable 44 qui définit la surface interne 36 précitée du carter 18. Selon l’invention, la turbomachine 10 comprend en outre au moins un dispositif 50 de mesure à distance des jeux radiaux J, qui est implanté à demeure dans le carter 18 et qui est apte à mesurer les jeux radiaux J lorsque la soufflante 16 tourne autour de l’axe X. La turbomachine 10 peut comprendre plusieurs dispositifs de mesure 50 répartis autour de l’axe X. Comme on le voit à la FIG. 3 , la turbomachine 10 peut comprendre au moins deux dispositifs de mesure 50 situés axialement l’un derrière l’autre. Préférentiellement, le ou chaque dispositif de mesure 50 comprend au moins un capteur capacitif 52. Un capteur capacitif est un capteur qui utilise l'effet capacitif pour détecter une variation de faible distance. Il est très généralement réalisé avec une électrode en forme de disque entourée d'un anneau de garde isolé de l'électrode centrale. L'électrode forme avec la pièce à mesurer conductrice un condensateur plan. On le trouve également sous la forme de deux peignes imbriqués, ce qui augmente la surface capacitive lorsqu'un capteur peu épais est nécessaire. Le capteur capacitif fonctionne sur la base d’une variation du champ électrique qui normalement doit rester stable. Lorsque le condensateur détecte un objet dans son champ, des oscillations sont induites, ce qui entraîne une modification de la capacité du condensateur. Les capteurs capacitifs présentent un certain nombre d’avantages. Ils permettent de détecter toutes les matières. Ils sont sans contact et sont donc quasiment inusables. Ils sont de plus insensibles aux perturbations et aux impuretés comme la poussière par exemple. Dans l’exemple illustré à la FIG. 2 , le ou chaque capteur capacitif 52 a une forme générale allongée et s’étend dans une direction radiale vis-à-vis de l’axe X. Le ou chaque capteur capacitif 52 a une extrémité de mesure 54 qui peut affleurer la surface interne 36 du carter 18. Le ou chaque capteur capacitif 52 peut traverser le revêtement abradable 44, la couche de carbone 42 et au moins une partie de la structure alvéolaire 40. Le ou chaque dispositif de mesure 50 est de préférence relié à un système 56 de communication sans fil. La présente invention concerne encore un aéronef comportant au moins une turbomachine 10 telle que décrite dans ce qui précède. L’aéronef comprend en outre un dispositif de surveillance 58 relié au(x) capteur(s) capacitif(s), et un poste de pilotage 60 équipé d’un système d’alerte 62 lorsque les jeux radiaux J mesurés sont en dehors d’une plage de valeurs prédéterminées. Turbomachine (10) pour un aéronef, comportant : - un générateur de gaz (12) comportant un arbre (14) mobile en rotation autour d’un axe (X), - une soufflante (16) entrainée par l’arbre (14) du générateur de gaz (12) autour dudit axe (X), cette soufflante (16) comportant un moyeu (28) et des aubes (30) qui s’étendent depuis le moyeu (28) radialement vers l’extérieur, les aubes (30) comportant chacune un pied (32) relié au moyeu (28) et un sommet (34) libre opposé au pied (32), - un carter annulaire (18) qui entoure la soufflante (16) et s’étend autour des sommets (34) libres des aubes (30), le carter (18) comportant une surface cylindrique interne (36) qui est séparée des sommets (34) des aubes (30) par des jeux radiaux (J), caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un dispositif (50) de mesure à distance desdits jeux radiaux (J) qui est implanté à demeure dans ledit carter (18) et qui est apte à mesurer les jeux radiaux (J) lorsque la soufflante (16) tourne autour de l’axe (X). Turbomachine (10) selon la revendication 1, dans laquelle elle comprend plusieurs dispositifs de mesure (50) répartis autour de l’axe (X). Turbomachine (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle elle comprend au moins deux dispositifs de mesure (50) situés axialement l’un derrière l’autre. Turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le ou chaque dispositif de mesure (50) comprend au moins un capteur capacitif (52). Turbomachine (10) selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un capteur capacitif (52) a une forme générale allongée et s’étend dans une direction radiale vis-à-vis de l’axe (X). Turbomachine (10) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle ledit au moins un capteur capacitif (52) a une extrémité de mesure (54) qui affleure ladite surface interne (36) du carter (18). Turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le carter (18) comprend un empilement de plusieurs couches annulaires comportant de l’extérieur vers l’intérieur, une paroi de support (38), une structure alvéolaire (40), une couche de carbone (42) et un revêtement abradable (44), ledit au moins un dispositif (50) traversant le revêtement abradable (44), la couche de carbone (42) et au moins une partie de la structure alvéolaire (40). Turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le ou chaque dispositif de mesure (50) est relié à un système (56) de communication sans fil. Aéronef comportant au moins une turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, un dispositif de surveillance (58) relié audit au moins un dispositif de mesure (50), et un poste de pilotage (60) équipé d’un système d’alerte (62) lorsque les jeux radiaux (J) mesurés sont en dehors d’une plage de valeurs prédéterminées.