Brevet FR3161744A1 — publié le 20251031

Banc d’essai (10) pour une turbomachine d’aéronef, ce banc d’essai (10) comportant : - un module de rotor (12) équipé d’une hélice de propulsion (14), - un première système (16) de pesée du module de rotor (12), - un module de stator (18) comportant deux veines annulaires coaxiales : une première veine annulaire (V1) d’écoulement d’un flux primaire (F1), et une seconde veine annulaire (V2) d’écoulement d’un flux secondaire (F2), cette seconde veine (V2) s’étendant autour de la première veine (V1) et étant traversée par des bras redresseurs (24) du module de stator (18), - un second système (20) de pesée du module de stator (18), et - un dispositif d’aspiration (22) comportant un conduit annulaire (26) dont une extrémité amont (28) est raccordée à une extrémité aval (30) de la première veine (V1). Figure pour l'abrégé : Figure 1 BANC D’ESSAI POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un banc d’essai pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique Un banc d’essai pour une turbomachine d’aéronef permet de réaliser des tests qui ne sont pas toujours réalisables en vol. C’est notamment le cas des essais de poussée. En effet, la connaissance de la poussée des moteurs aéronautiques nécessite d’effectuer des mesures extrêmement précises avec différents types d’instrumentation, qu’il n‘est pas toujours possible d’embarquer sur un moteur d’essai au sol ou en vol. Une des façons de contourner cette contrainte est de réconcilier, sur des bancs d’essai représentatifs, différents ensembles de capteurs. Afin de pouvoir garantir la précision des mesures effectuées, il est indispensable d’éliminer au maximum tout ce qui peut perturber les phénomènes observés ou tout ce qui peut apporter du bruit dans les capteurs de mesure. Dans la présente demande, on s’intéresse plus particulièrement à un banc d’essai comportant un couple hélice et bras de redresseur. De façon connue, l’hélice est un élément de rotor qui comprime le flux d’air pénétrant dans la turbomachine. Ce flux d’air se divise ensuite en un flux primaire qui passe à travers des compresseurs, une chambre de combustion et des turbines, et en un flux secondaire qui circule autour du flux primaire. Les bras de redresseur sont des éléments de stator qui sont situés dans la veine d’écoulement du flux secondaire. Les essais de performances et d’installation du couple hélice et bras de redresseur à échelle réduite ne peuvent généralement pas intégrer de compresseurs capables de capter un débit d’air représentatif d’un flux primaire. Les essais se réalisent donc généralement avec une veine d’écoulement du flux primaire qui est lisse, c’est-à-dire qui ne comprend aucun aubage. Afin d’assurer la représentativité du débit à l’entrée de la veine du flux primaire, entre l’hélice et les bras de redresseur, une solution peut consister à raccorder un dispositif d’aspiration à l’aval de la veine du flux primaire. Ce raccordement est susceptible de générer des efforts statiques de piston et de frottement solide entre le dispositif d’aspiration et la veine du flux primaire. Des efforts dynamiques peuvent aussi être transmis par le même chemin. Ces efforts sont susceptibles d’altérer les mesures dans le banc d’essai et notamment les systèmes de pesée associés aux différents modules de la turbomachine. Par ailleurs, lors des tests, le raccordement est soumis à des contraintes liées aux déplacements relatifs par déformation thermique ou sous contraintes statiques ou dynamiques, qui peuvent mener à une détérioration accélérée du banc d’essai. La présente invention a pour but d’apporter une solution à au moins une partie des problèmes de la technique antérieure, qui est simple, efficace et économique. L'invention concerne un banc d’essai pour une turbomachine d’aéronef, ce banc d’essai ayant un axe longitudinal et comportant : - un module de rotor centré sur l’axe et équipé d’une hélice de propulsion, - un première système de pesée du module de rotor, - un module de stator centré sur l’axe et situé en aval du module de rotor, ce module de stator comportant deux veines annulaires coaxiales : une première veine annulaire d’écoulement d’un flux primaire, et une seconde veine annulaire d’écoulement d’un flux secondaire, cette seconde veine s’étendant autour de la première veine et étant traversée par des bras redresseurs du module de stator, - un second système de pesée du module de stator, et - un dispositif d’aspiration situé en aval du module de stator et comportant un conduit annulaire dont une extrémité amont est raccordée à une extrémité aval de la première veine, l’extrémité aval de la première veine étant délimitée par deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, dont des bords annulaires aval sont reliés l’un à l’autre, une première de ces parois comportant au moins une rangée annulaire d’orifices traversants de passage d’air, et l’extrémité amont du conduit comprend deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, dont des bords annulaires amont sont reliés l’un à l’autre, une premières de ces parois comportant au moins une rangée annulaire d’ouvertures traversantes de passage d’air, l’extrémité amont du conduit étant engagée coaxialement dans ou sur l’extrémité aval de la première veine de sorte que les ouvertures soient alignées en direction radiale avec les orifices de l’extrémité aval de la première veine, de sorte que le dispositif d’aspiration puisse aspirer de l’air depuis la première veine jusque dans le conduit, en passant à travers les orifices et les ouvertures, un jeu annulaire radial étant prévu entre les premières parois, et des organes d’étanchéité étant situés dans ce jeu, en amont et en aval des orifices et des ouvertures, ces organes d’étanchéité étant configurés pour autoriser des déplacements relatifs en directions radiale et axiale entre l’extrémité amont du conduit et l’extrémité aval de la première veine. L’invention permet de réaliser une aspiration d’air en aval de la veine, sans risque d’affecter le comportement et la tenue des pièces raccordées au dispositif d’aspiration. Cela est rendu possible grâce à la configuration particulière du raccordement entre l’extrémité aval de la veine et l’extrémité amont du conduit d’aspiration. Les déplacements relatifs entre le conduit et la veine ne sont alors pas susceptibles de générer un effet piston venant générer des efforts axiaux pouvant parasiter les systèmes de pesée. Un système de pesée comprend par exemple une balance. Le banc d’essai selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres : l’extrémité aval de la première veine a une section transversale de passage d’air qui diminue de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des orifices, et/ou l’extrémité amont du conduit a une section transversale de passage d’air qui augmente de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des ouvertures ; les orifices sont séparés les uns des autres par des barres de la première paroi, qui ont une dimension circonférentielle inférieure à une dimension circonférentielle des orifices ; les ouvertures sont séparées les unes des autres par des barres de la première paroi, qui ont une dimension circonférentielle inférieure à une dimension circonférentielle des ouvertures ; les barres portent des ailettes de guidage ou sont reliées les unes aux autres par des ailettes de guidage ; les ailettes permettent de limiter les efforts qui pourraient apparaître dans la veine avec les variations de quantité de mouvement du fluide au passage d’un mouvement axial à un mouvement centripète ou centrifuge selon le montage du raccordement ; les ouvertures sont séparées les unes des autres par des cloisons radiales qui relient entre elles les parois interne et externe de l’extrémité amont du conduit ; au moins une partie des cloisons comporte au moins une canalisation interne d’équilibrage qui comprend une extrémité amont débouchant en amont des organes d’étanchéité et une extrémité aval débouchant en aval des organes d’étanchéité ; le nombre d’orifices est identique au nombre d’ouvertures, et/ou la forme et les dimensions des orifices sont identiques à la forme et aux dimensions des ouvertures ; chacun des organes a une forme de soufflet élastiquement déformable dont des périphéries interne et externe sont respectivement fixées auxdites premières parois ; ce type d’organe, par exemple en métal, polymère ou élastomère, possède une raideur aisée à caractériser selon les différentes directions ; chacun des organes forme un joint à labyrinthe, chacun des organes étant fixé sur l’une des premières parois et comportant des léchettes annulaires qui coopèrent avec l’autre de ces parois ; ce type d’étanchéité présente un certain débit de fuite, mais ne transmet pas d’efforts ni de moment entre les pièces raccordées ; chacun des organes est un joint segmenté ; ce type d’étanchéité présente un débit de fuite généralement faible, mais génère des forces de frottement solide s’opposant au déplacement entre parties intérieure et extérieure. Ces forces, à caractériser, sont aussi relativement faibles ; -- les barres ont une orientation générale axiale, c’est-à-dire qu’elles s’étendent parallèlement et le long de l’axe précité ; les orifices et les ouvertures sont réparties respectivement sur plusieurs rangées annulaires disposées axialement les unes à côté des autres ; -- la veine est fermée à l’aval du fait de la liaison de ses parois ; -- le conduit est fermé à l’amont du fait de la liaison de ses parois. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue très schématique d’un banc d’essai selon l’invention, FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique en perspective d’un raccordement du banc d’essai selon l’invention, FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique partielle en perspective et en coupe axiale du raccordement de la FIG. 2 , FIG. 4 la FIG. 4 est une autre vue schématique partielle en perspective et en coupe axiale du raccordement de la FIG. 2 , FIG. 5 la FIG. 5 est une vue similaire à celle de la FIG. 3 et illustre un mode de réalisation des organes d’étanchéité, FIG. 6 la FIG. 6 est une vue similaire à celle de la FIG. 3 et illustre une variante de réalisation des organes d’étanchéité, FIG. 7 la FIG. 7 sont des vues schématiques en perspective d’une variante de réalisation d’un conduit annulaire du raccordement, FIG. 8 la FIG. 8 est une vue similaire à celle de la FIG. 3 et illustre une autre variante de réalisation des organes d’étanchéité, FIG. 9 la FIG. 9 est une vue similaire à celle de la FIG. 3 et illustre une autre variante de réalisation des organes d’étanchéité, et FIG. 10 la FIG. 10 est une vue très schématique en coupe d’une autre variante de réalisation du raccordement. Description détaillée de l'invention La FIG. 1 illustre un banc d’essai 10 pour une turbomachine d’aéronef. Ce banc d’essai 10 a un axe longitudinal A et comporte au moins : - un module de rotor 12 centré sur l’axe A et équipé d’une hélice de propulsion 14 qui peut être carénée ou non carénée, - un première système 16 de pesée du module de rotor 12, - un module de stator 18 centré sur l’axe A et situé en aval du module de rotor 12, - un second système 20 de pesée du module de stator 18, et - un dispositif d’aspiration 22 situé en aval du module de stator 18. Le module de stator 18 comporte deux veines annulaires coaxiales : une première veine annulaire V1 d’écoulement d’un flux primaire F1, et une seconde veine annulaire V2 d’écoulement d’un flux secondaire F2, cette seconde veine V2 s’étendant autour de la première veine V1 et étant traversée par des bras redresseurs 24 du module de stator 18. Le banc d’essai 10 permet notamment de mesurer les performances du couple hélice 14 et bras de redresseur 24. Le dispositif d’aspiration 22 comporte un conduit annulaire 26 dont une extrémité amont 28 est raccordée à une extrémité aval 30 de la première veine V1. L’extrémité aval du conduit 26 peut être reliée à une pompe par exemple. Les figures 2 à 5 illustrent un premier mode de réalisation du raccordement entre le dispositif d’aspiration 22 et la veine V1. L’extrémité aval 30 de la première veine V1 est délimitée par deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne 30a et externe 30b, dont des bords annulaires aval 30a1, 30b1 sont reliés l’un à l’autre. La veine V1 est donc fermée à l’aval. Une première de ces parois 30a, 30b, à savoir la paroi interne 30a1 dans l’exemple représenté, comporte une rangée annulaire d’orifices 32 traversants de passage d’air. L’extrémité amont 28 du conduit 26 comprend deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne 28a et externe 28b, dont des bords annulaires amont 28a1, 28b1 sont reliés l’un à l’autre. Le conduit 26 est donc fermé à l’amont. Une premières de ces parois 28a, 28b, à savoir la paroi externe 28b dans l’exemple représenté, comporte une rangée annulaire d’ouvertures 34 traversantes de passage d’air. L’extrémité amont 28 du conduit 26 est engagée coaxialement ici dans l’extrémité aval 30 de la première veine V1 de sorte que les ouvertures 34 soient alignées en direction radiale avec les orifices 32, et de sorte que le dispositif d’aspiration 22 puisse aspirer de l’air depuis la première veine V1 jusque dans le conduit 26, en passant à travers les orifices 32 et les ouvertures 34. Dans l’exemple représenté, l’extrémité aval 30 de la première veine V1 a une section transversale de passage d’air qui peut diminuer de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des orifices 32. De manière similaire, l’extrémité amont 28 du conduit 26 a une section transversale de passage d’air qui peut augmenter de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des ouvertures 34. Dans l’exemple représenté, les orifices 32 sont séparés les uns des autres par des barres 37 de la paroi interne 30a. Les barres 37 ont une orientation générale axiale. Ces barres 37 peuvent avoir une dimension circonférentielle E1 inférieure à une dimension circonférentielle E2 des orifices 32. Les ouvertures 34 peuvent également être séparées les unes des autres par des barres 39 de la paroi externe 28b. Les barres 39 ont une orientation générale axiale. Ces barres 39 peuvent avoir une dimension circonférentielle E3 inférieure à une dimension circonférentielle E4 des ouvertures 34. Le nombre d’orifices 32 peut être identique au nombre d’ouvertures 34. La forme et/ou les dimensions des orifices 32 peuvent être identiques à la forme et aux dimensions des ouvertures 34. Un jeu annulaire radial J est prévu entre les parois 28b, 30a. Des organes d’étanchéité 38, 40 sont situés dans ce jeu 36, en amont et en aval des orifices 32 et des ouvertures 34. Ces organes d’étanchéité 38, 40 sont configurés pour autoriser des déplacements relatifs en directions radiale et axiale entre l’extrémité amont 28 du conduit 26 et l’extrémité aval 30 de la première veine V1. Dans l’exemple représenté, chacun des organes 38, 40 a une forme de soufflet élastiquement déformable. La périphérie interne de chaque soufflet est fixée à la paroi externe 28b et la périphérie externe de chaque soufflet est fixée à la paroi interne 30a. Chaque soufflet a une paroi ondulée ou en accordéon qui est déformable élastiquement en directions radiale et axiale pour autoriser les déplacements relatifs entre les extrémités 28, 30. La FIG. 6 illustre une variante de réalisation des organes d’étanchéité 38, 40. Dans l’exemple représenté, chacun des organes 38, 40 forme un joint à labyrinthe. Chacun des organes 38, 40 est fixé sur la paroi interne 30a dans l’exemple représenté, et comporte des léchettes annulaires 42 qui coopèrent avec la paroi externe 28b. L’inverse serait bien sûr envisageable : chacun des organes 38, 40 serait fixé sur la paroi externe 28b et comporterait des léchettes annulaires 42 qui coopèreraient avec la paroi interne 30a. Dans encore une autre variante non représentée, chacun des organes pourrait être un joint segmenté. La FIG. 7 illustre une autre variante dans laquelle les ouvertures 34 sont séparées les unes des autres par des cloisons radiales 44 qui relient entre elles les parois interne et externe 28a, 28b de l’extrémité amont 28 du conduit 26. Dans cette configuration, l’extrémité amont 28 du conduit 26 peut comprendre une rainure annulaire 46 au niveau de laquelle les cloisons 44 délimiteraient les ouvertures 34 de passage d’air. Dans la variante de réalisation de la FIG. 8 , au moins une partie des cloisons 44 comporte au moins une canalisation interne 48 d’équilibrage. Ces canalisations 48 sont formées dans l’épaisseur des cloisons 44. Chacune de ces canalisations 48 comprend une extrémité amont 48a qui débouche en amont de l’organe d’étanchéité 38 et une extrémité aval 48b qui débouche en aval de l’organe d’étanchéité 40. Les canalisations 48 assurent ainsi un équilibrage de pression entre l’amont et l’aval des organes 38, 40 et donc entre l’amont et l’aval des orifices 32 et des ouvertures 34. La FIG. 7 illustre une autre variante dans laquelle les barres 37 de la paroi interne 28b portent des ailettes de guidage 50 ou sont reliées les unes aux autres par des ailettes de guidage 50. Les ailettes 50 peuvent alors avoir une forme annulaire et s’étendre autour de l’axe A. De la même façon, les barres 39 de la paroi externe 30a pourraient porter des ailettes de guidage similaires ou être reliées les unes aux autres par des ailettes de guidage similaires. La FIG. 8 montre que les orifices 32 et les ouvertures 32 peuvent être réparties respectivement sur plusieurs rangées annulaires disposées axialement les unes à côté des autres. Chacune des rangée d’orifices 32 et d’ouvertures 34 associées est associée à une paire d’organes d’étanchéité 38, 40. Par ailleurs, dans cette variante, l’extrémité 28 du conduit 26 est engagée sur l’extrémité 30 de la veine. Banc d’essai (10) pour une turbomachine d’aéronef, ce banc d’essai (10) ayant un axe longitudinal (A) et comportant : - un module de rotor (12) centré sur l’axe (A) et équipé d’une hélice de propulsion (14), - un première système (16) de pesée du module de rotor (12), - un module de stator (18) centré sur l’axe (A) et situé en aval du module de rotor (12), ce module de stator (18) comportant deux veines annulaires coaxiales : une première veine annulaire (V1) d’écoulement d’un flux primaire (F1), et une seconde veine annulaire (V2) d’écoulement d’un flux secondaire (F2), cette seconde veine (V2) s’étendant autour de la première veine (V1) et étant traversée par des bras redresseurs (24) du module de stator (18), - un second système (20) de pesée du module de stator (18), et - un dispositif d’aspiration (22) situé en aval du module de stator (18) et comportant un conduit annulaire (26) dont une extrémité amont (28) est raccordée à une extrémité aval (30) de la première veine (V1), l’extrémité aval (30) de la première veine (V1) étant délimitée par deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne (30a) et externe (30b), dont des bords annulaires aval (30a1, 30b1) sont reliés l’un à l’autre, une première de ces parois (30a) comportant au moins une rangée annulaire d’orifices (32) traversants de passage d’air, et l’extrémité amont (28) du conduit (26) comprend deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne (28a) et externe (28b), dont des bords annulaires amont (28a1, 28b1) sont reliés l’un à l’autre, une premières de ces parois (28b) comportant au moins une rangée annulaire d’ouvertures (34) traversantes de passage d’air, l’extrémité amont (28) du conduit (26) étant engagée coaxialement dans ou sur l’extrémité aval (30) de la première veine (V1) de sorte que les ouvertures (34) soient alignées en direction radiale avec les orifices (32) de l’extrémité aval (30) de la première veine (V1), et de sorte que le dispositif d’aspiration (22) puisse aspirer de l’air depuis la première veine (V1) jusque dans le conduit (26), en passant à travers les orifices (32) et les ouvertures (34), un jeu annulaire radial (J) étant prévu entre les premières parois (30a, 28b), et des organes d’étanchéité (38, 40) étant situés dans ce jeu (J), en amont et en aval des orifices (32) et des ouvertures (34), ces organes d’étanchéité (38, 40) étant configurés pour autoriser des déplacements relatifs en directions radiale et axiale entre l’extrémité amont (28) du conduit (26) et l’extrémité aval (30) de la première veine (V1). Banc d’essai (10) selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité aval (30) de la première veine (V1) a une section transversale de passage d’air qui diminue de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des orifices (32), et/ou l’extrémité amont (28) du conduit (26) a une section transversale de passage d’air qui augmente de l’amont vers l’aval, en particulier entre les extrémités amont et aval des ouvertures (34). Banc d’essai (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les orifices (32) sont séparés les uns des autres par des barres (37) de la première paroi (30a), qui ont une dimension circonférentielle (E1) inférieure à une dimension circonférentielle (E2) des orifices (32). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les ouvertures (34) sont séparées les unes des autres par des barres (39) de la première paroi (28b), qui ont une dimension circonférentielle (E3) inférieure à une dimension circonférentielle (E4) des ouvertures (34). Banc d’essai (10) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les barres (37, 39) portent des ailettes de guidage (50) ou sont reliées les unes aux autres par des ailettes de guidage (50). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les ouvertures (34) sont séparées les unes des autres par des cloisons radiales (44) qui relient entre elles les parois interne et externe (28a, 28b) de l’extrémité amont (28) du conduit (26). Banc d’essai (10) selon la revendication 6, dans lequel au moins une partie des cloisons (44) comporte au moins une canalisation interne d’équilibrage (48) qui comprend une extrémité amont (48a) débouchant en amont des organes d’étanchéité (38, 40), et une extrémité aval (48b) débouchant en aval des organes d’étanchéité (38, 40). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le nombre d’orifices (32) est identique au nombre d’ouvertures (34), et/ou la forme et les dimensions des orifices (32) sont identiques à la forme et aux dimensions des ouvertures (34). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des organes (38, 40) a une forme de soufflet élastiquement déformable dont des périphéries interne et externe sont respectivement fixées auxdites premières parois (30a, 28b). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des organes (38, 40) forme un joint à labyrinthe, chacun des organes étant fixé sur l’une des premières parois (30b, 28a) et comportant des léchettes annulaires (42) qui coopèrent avec l’autre de ces parois (28a, 30b). Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des organes (38, 40) est un joint segmenté. Banc d’essai (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les orifices (32) et les ouvertures (34) sont réparties respectivement sur plusieurs rangées annulaires disposées axialement les unes à côté des autres.