Brevet FR3160434A1 — 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 détection (50) qui est implanté à demeure dans ledit carter (18) et qui est apte à détecter les sommets (34) des aubes (30), et - une unité de calcul (58) d’un régime de rotation de la soufflante (16) à partir d’informations communiquées par le dispositif de détection (50). 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). Il est important de connaître précisément le régime de rotation de la soufflante, notamment pour en déduire le régime de rotation de l’arbre qui l’entraîne qui est en général l’arbre basse pression. Dans la technique actuelle, ce régime de rotation est déterminé grâce à une sonde qui est portée par un stator de la turbomachine, en aval de la soufflante, et qui coopère avec une roue phonique solidaire en rotation de l’arbre basse pression. La roue phonique comprend une rangée annulaire de dents autour de l’axe et la sonde permet de mesurer le nombre de dents de la roue qui passent devant elle et d’en déduire le régime de rotation de l’arbre. En pratique la sonde est située à un extrémité longitudinale d’un équipement de forme allongée qui est relativement encombrant et qui est monté à travers un bras tubulaire de passage de servitudes qui traverse une veine de la turbomachine. Cette technologie est relativement complexe tant d’un point de vue dimensionnement que d’un point de vue de sa mise en œuvre. Lié à la complexité de cette technologie, le jeu entre la sonde et la roue phonique possède des exigences très strictes notamment avec des tolérances de jeu très serrées afin d’assurer le bon fonctionnement des mesures. Ces exigences imposent donc différents contrôles à différentes étapes du montage et engendre des coûts conséquents liés à ces contrôles. 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 détection qui est implanté à demeure dans ledit carter et qui est apte à détecter les sommets des aubes lorsqu’ils passent successivement au droit de ce dispositif lorsque la soufflante tourne autour de l’axe, et - une unité de calcul d’un régime de rotation de la soufflante à partir d’informations communiquées par le dispositif de détection. L’invention propose ainsi de mettre un ou plusieurs dispositifs de détection des sommets des aubes de la soufflante de façon ensuite à calculer le régime de rotation de la soufflante. Par exemple, le nombre de passages de sommets d’aubes détectés permet, à partir du nombre d’aubes de la soufflante, de déterminer le nombre de tours de la soufflante sur une période de temps et donc d’en déduire le régime de rotation de la soufflante. Au regard des problématiques évoquées, les intérêts d’une telle technologie sont les suivants : gain en coût (pièces et main d’œuvre de montage), gain de masse, limitation de risque au montage par rapport à l’utilisation de l’équipement précité. 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 détection répartis autour de l’axe ; la turbomachine comprend au moins deux dispositifs de détection situés axialement l’un derrière l’autre ; le ou chaque dispositif de détection 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 détection 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, le ou chaque dispositif de détection traversant le revêtement abradable, la couche de carbone et au moins une partie de la structure alvéolaire ; le ou chaque dispositif de détection 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, et un poste de pilotage équipé d’un système d’affichage apte à afficher le régime de rotation calculé par l’unité de calcul. 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 détection, 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 détection. 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 de détection 50 qui est implanté à demeure dans le carter 18 et qui est apte à détecter les sommets 34 des aubes 30 lorsqu’ils passent successivement au droit de ce dispositif 50. - une unité 58 de calcul d’un régime de rotation de la soufflante 16 à partir d’informations communiquées par le dispositif de détection 50. La turbomachine 10 peut comprendre plusieurs dispositifs de détection 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 détection 50 situés axialement l’un derrière l’autre. Préférentiellement, le ou chaque dispositif de détection 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 détection 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 détection 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 poste de pilotage 60 équipé d’un système d’affichage 62 apte à afficher le régime de rotation calculé par l’unité de calcul 51. Les système d’affichage 62 communique avec le ou chaque dispositif de détection 50 grâce au système 56 de communication sans fil par exemple. 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 de détection (50) qui est implanté à demeure dans ledit carter (18) et qui est apte à détecter les sommets (34) des aubes (30) lorsqu’ils passent successivement au droit de ce dispositif (50) lorsque la soufflante (16) tourne autour de l’axe (X), et - une unité de calcul (58) d’un régime de rotation de la soufflante (16) à partir d’informations communiquées par le dispositif de détection (50). Turbomachine (10) selon la revendication 1, dans laquelle elle comprend plusieurs dispositifs de détection (50) répartis autour de l’axe (X). Turbomachine (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle elle comprend au moins deux dispositifs de détection (50) situés axialement l’un derrière l’autre. Turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le ou chaque dispositif de détection (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 détection (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), le ou chaque dispositif de détection (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 détection (50) est relié à un système (56) de communication sans fil. Aéronef comportant au moins une turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, et un poste de pilotage (60) équipé d’un système d’affichage (62) apte à afficher le régime de rotation calculé par l’unité de calcul (58).