Brevet FR3153110A1 — publié le 20250321

Turbine (27) pour un turboréacteur (21) pour aéronef, la turbine (27) présentant un axe (X) principal et comprenant une veine primaire (35), au moins une rangée d’aubes fixes (29) disposées dans la veine primaire (35) et réparties circonférentiellement autour de l’axe (X) et au moins un rangée d’aubes rotatives (31), montées sur un disque (33) mobile en rotation autour de l’axe (X), décalée axialement par rapport à la au moins une rangée d’aubes fixes (29). La turbine (27) comprend en outre au moins un capteur de polluants (43) positionné dans la veine primaire (35), configuré pour mesurer au moins une information représentative d’une quantité de particules solides dans un flux d’air (F) s’écoulant dans la turbine (27). Figure à publier avec l’abrégé : 2 Turbine pour un turboréacteur pour aéronef Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine de la sûreté et de la durabilité des turbomachines de propulsion pour les aéronefs. Plus précisément, l’invention concerne une turbine pour un turboréacteur pour aéronef, munie d’au moins un capteur de polluants. Etat de la technique antérieure La FIG. 1 illustre un turboréacteur 1 à double flux de l’art antérieur, destiné à équiper en aéronef, en particulier un avion. Le turboréacteur 1 s’étend selon un axe principal X et comporte, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7. Les compresseurs basse et haute pression 3, 4, la chambre de combustion 5 et les turbines haute et basse pression 6, 7 forment une veine dite primaire 8. Une veine 9 dite secondaire s’étend autour de la veine primaire 8, en aval de la soufflante 2. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à un axe principal X du turboréacteur 1. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein du turboréacteur 1. Le compresseur basse pression 3 et la turbine basse pression 7 forment ensemble un corps basse pression, et sont reliés l’un à l’autre par un arbre basse pression 11 centré sur l’axe principal X. De même, le compresseur haute pression 4 et la turbine haute pression 6 forment un corps haute pression, et sont reliés l’un à l’autre par un arbre haute pression 13 centré sur l’axe X, coaxial avec et agencé autour de l’arbre basse pression 11. Sur un tel turboréacteur, les turbines basse et haute pression 6, 7 récupèrent une partie de l'énergie issue de la combustion des gaz pour le fonctionnement de la soufflante 2, des compresseurs 3, 4 et des accessoires alimentés par prélèvement d’énergie directement sur les arbres. De manière connue, la turbine basse pression 7 comprend au moins une série d’aubes fixes, ou distributeurs, régulièrement arrangées de manière circonférentielle et s’étendant radialement autour de l’axe principal X, formant un stator, et au moins une série d’aubes rotatives radiales, montées sur au moins un disque centré sur l’axe et mobile en rotation autour de l’axe principal X, formant un rotor. La turbine basse pression 7 comprend typiquement plusieurs telles séries d’aubes fixes et d’aubes mobiles alternées axialement. Au cours du fonctionnement du turboréacteur, les aubes fixes et mobiles peuvent être détériorées et présenter des dépôts ou incrustations liés à la présence de particules de polluants dans le flux d’air et/ou à l’oxydation ou la corrosion. Ces évènements peuvent notablement réduire la durée de vie des aubes de turbine et peuvent nécessiter un démontage anticipé du moteur pour l’entretien et éventuellement le remplacement de pièces en cas de non-conformité. Il est connu que les attaques de corrosions sont dues à la présence de particules dans la turbine, notamment celles contenant du souffre et des sulfates, ainsi qu’à la pression et à la température du flux d’air s’écoulant dans la turbine. Les attaques de corrosion sont ainsi des phénomènes très variables, et leur fréquence et gravité peuvent augmenter de manière significative sur des plages de température, de pression et de concentration de polluants précises. Il est fréquent d’installer dans un turboréacteur des sondes de température et de pression, destinées à contrôler le bon fonctionnement de la machine, et dont les données sont collectées au cours du vol. La présence de polluants est estimée à une grande échelle à partir de la connaissance de la trajectoire de l’aéronef et d’une cartographie des concentrations en polluants dans différentes régions traversées, tirée par exemple de bases de données météorologiques. Cependant, cette méthode reste très imprécise, ce qui rend difficile d’avoir des prévisions fiables sur la dégradation des aubes. De plus, la partie de particules polluantes issues du fonctionnement de la chambre de combustion, qui relâche des sulfates sous forme notamment de dioxyde et de trioxyde de soufre, n’est pas prises en compte par ces modèles. Il est donc nécessaire, afin d’améliorer la fiabilité et d’augmenter le temps d’exploitation d’un turboréacteur, de mieux anticiper et prévoir de telles attaques sur les aubes pour mettre en œuvre les opérations d’entretien lorsque nécessaire. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, l’invention a pour objet une turbine pour un turboréacteur pour aéronef, la turbine présentant un axe principal et comprenant une veine primaire, au moins une rangée d’aubes fixes disposées dans la veine primaire et réparties circonférentiellement autour de l’axe et au moins un rangée d’aubes rotatives, montées sur un disque mobile en rotation autour de l’axe, décalée axialement par rapport à la au moins une rangée d’aubes fixes, caractérisée en ce que la turbine comprend en outre au moins un capteur de polluants, positionné au moins en partie dans la veine primaire et configuré pour mesurer au moins une information représentative d’une quantité de particules solides dans un flux d’air s’écoulant dans la turbine. Une telle turbine permet de mesurer de manière continue ou périodique une exposition des aubes de la turbine aux particules de polluants, au cours du fonctionnement du turboréacteur, et ainsi de prévoir avec plus de précision la possibilité d’attaques de corrosion et/ou d’oxydation sur les aubes et a nécessité de procédures d’entretien. La turbine est par exemple une turbine basse pression. L’au moins un capteur de polluants peut être positionné au niveau d’une entrée amont de la turbine et être apte à mesurer l’information représentative de la quantité de particules solides au niveau de ladite entrée amont. Une telle caractéristique permet de mesurer l’ensemble du flux entrant dans la turbine basse pression et de prendre en compte les polluants issus de la chambre de combustion et ceux naturellement présents dans l’air ambiant. Chaque capteur de polluants peut comprendre un tube de prélèvement d’une partie du flux d’air s’écoulant dans la veine primaire et un analyseur déporté, disposé à l’écart de la veine primaire. L’analyseur peut par exemple être positionné dans une partie du turboréacteur moins exposée aux hautes températures et hautes pressions, comme au voisinage du FADEC, sur le carter de soufflante. Une telle caractéristique permet d’utiliser un analyseur déporté et donc moins exposé aux conditions de température et de pression sévères qui règnent dans les parties les plus exposées du turboréacteur. Chaque tube de prélèvement peut être coaxial avec une sonde de mesure de température du flux d’air disposée dans la veine primaire. Une telle caractéristique permet de corréler de manière précise les mesures de quantité de particules avec les mesures de température, ces paramètres ayant des rôles indissociables dans les attaques de corrosion sur les aubes. Cela permet aussi un gain avantageux en termes d’intégration dans la turbomachine, l’ajout des capteurs de polluants entrainant alors un encombrement supplémentaire et une perturbation du flux d’air faibles, en utilisant les mêmes emplacements que des sondes de température déjà présentes dans la turbine. Chaque capteur de polluants peut comprendre une sonde de détection de particules dans le flux d’air, disposée dans la veine primaire. Une telle caractéristique permet de réduire l’encombrement et la charge générés par les tubes de prélèvement en plaçant la sonde directement dans le flux d’air à analyser. Chaque sonde de détection de particule peut s’étendre au voisinage d’une sonde de mesure de température du flux d’air disposée dans la veine primaire. Une telle caractéristique permet de corréler de manière précise les mesures de quantité de particules avec les mesures de température, ces paramètres ayant des rôles indissociables dans les attaques de corrosion sur les aubes. Le turboréacteur peut comprendre une pluralité de capteurs de polluants répartis circonférentiellement autour d’une entrée amont de la turbine. Une telle caractéristique permet de mesurer la présence de polluants dans le flux d’air sur toute la circonférence de la turbine, pour prendre en compte d’éventuelles hétérogénéités dans le flux. Chaque capteur de polluants peut être configuré pour discriminer les particules détectées parmi une pluralité de catégories en fonction d’un diamètre de chaque particule détectée. Une telle caractéristique permet de séparer les particules en fonction de leur dimension et d’obtenir une information plus spécifiques particules comprenant du soufre ou des sulfites, plus susceptibles d’entrainer des problèmes de corrosion. L’au moins un capteur de polluants peut comprendre au moins un capteur à néphélométrie laser. Une telle caractéristique permet d’obtenir des informations en temps réels sur la concentration en particules dans le flux d’air, et si besoin de discriminer par la taille de particule. L’invention concerne également un turboréacteur comprenant une turbine comme plus haut. Brève description des figures FIG. 1 est une vue en coupe d’un turboréacteur de l’art antérieur, FIG. 2 est une vue en coupe d’une turbine basse pression d’un turboréacteur selon l’invention, FIG. 3 est une vue schématique d’un capteur de polluant du turboréacteur de la FIG. 2 , et FIG. 4 est une vue schématique d’un capteur de polluant selon un autre mode de réalisation de l’invention. Description détaillée de l’invention La FIG. 2 est une vue de détail d’un turboréacteur 21 selon l’invention, similaire au turboréacteur 1 décrit plus haut à l’exception de ce qui suit. Le turboréacteur 21 comprend une turbine basse pression 27 visible sur la FIG. 2 , située en aval de la chambre de combustion et de la turbine haute pression. Un flux d’air F, dit de veine primaire, s’écoule depuis la chambre de combustion à travers la turbine haute pression et la turbine basse pression 27. Ledit flux d’air F comprend des particules de polluants issues de la combustion du carburant dans la chambre de combustion, ainsi que des particules de polluants présentes dans l’air entrant dans le turboréacteur 21 et s’écoulant dans les veines primaire et secondaire. La turbine basse pression 27 comprend une pluralité de séries d’aubes fixes 29, ou distributeurs, réparties circonférentiellement autour de l'axe principal X et décalées axialement les unes par rapport aux autres, formant un stator de la turbine basse pression 27. La turbine basse pression 27 comprend également une pluralité de séries d’aubes mobiles 31, montées sur des disques 33 respectifs centrés sur l’axe principal X, les aubes mobiles 31 et les disques 33 formant un rotor de la turbine basse pression 27 monté sur l’arbre basse pression. La turbine basse pression 27 comprend une veine primaire 35, qui est un conduit sensiblement annulaire d’écoulement du flux d’air F, en travers de laquelle s’étendent les aubes fixes 29 et les aubes mobiles 31, qui s’étend axialement depuis une entrée amont 37 de la turbine basse pression 27 jusqu’à une sortie aval 39. La turbine basse pression 27 comprend également une pluralité de sondes de température 41, aptes à mesurer une température du flux d’air F s’écoulant dans la turbine basse pression 27, et une pluralité de capteurs de polluants 43, aptes à mesurer au moins une information représentative d’une quantité de particules solides dans le flux d’air F s’écoulant dans la turbine basse pression 27, à travers la veine primaire 35. Les sondes de températures 41 sont par exemple disposées au voisinage de l’entrée amont 37 de la turbine basse pression 27, dans la veine primaire 35, et régulièrement réparties circonférentiellement sur une périphérie externe 45 de la veine primaire 35. Par exemple, les sondes de températures sont situées axialement au niveau de la première série d’aubes fixes 29, ou bien légèrement en amont de cette première série d’aubes fixes 29. La turbine basse pression 27 comprend par exemple jusqu’à huit sondes de température 41 et huit capteurs de polluants 43 circonférentiellement répartis sur la périphérie externe de la veine primaire 35. Une telle sonde de température 41 et un tel capteur de polluant 43 sont représentés schématiquement sur la FIG. 3 , selon un premier mode de réalisation de l’invention. Chaque sonde de température 41 est formée d’un élément allongé s’étendant radialement en saillie depuis la périphérie externe 45 de la veine primaire 35. Les sondes de température sont par exemple reliées à un module de contrôle commun (non représenté) par au moins un câble de connexion 47, le module de contrôle centralisant et enregistrant les données mesurées pour analyse. Le module de contrôle est avantageusement déporté, c’est-à-dire positionné à l’écart de la veine primaire 35. Les sondes de températures 41 sont par exemple du type désigné sous l’appellation anglaise Exhaust Gas Temperature sensors (capteur de température des gaz d’échappement), ou EGT sensors . L’information mesurée par les capteurs de polluants 43 est par exemple une concentration volumique de particules solides dans le flux d’air, notamment pour une gamme prédéterminée de tailles de particule. Ladite gamme de tailles de particules s’étend par exemple entre un diamètre minimal de détection des particules et un diamètre maximal de détection des particules. Dans le mode de réalisation représenté à la FIG. 3 , chaque capteur de polluants 43 comprend un tube de prélèvement 49 s’étendant radialement depuis la périphérie externe 45 en direction de l’axe principal X, dans la veine primaire 35 de la turbine basse pression 27, en travers du flux d’air F. Chaque capteur de polluants 43 comprend également un conduit 51 s’ouvrant dans le fond du tube de prélèvement 49, et un analyseur 53 relié à l’autre extrémité du conduit 51 et configuré pour analyser l’information relative à la quantité de particules. Le tube de prélèvement 49 est apte à prélever une partie F’ du flux d’air F et à la rediriger dans le conduit 51, dans lequel la partie F’ s’écoule jusqu’à l’analyseur 53 où elle est analysée pour obtenir l’au moins une information relative à la quantité de polluants. Un tel agencement permet de disposer l’analyseur 53 à l’écart de la veine primaire 35 de la turbine basse pression 27 et ainsi de le protéger des vibrations et des hautes températures. L’analyseur 53 est par exemple disposé dans une zone froide du turboréacteur 21, par exemple au niveau du carter de soufflante, avec les instruments et modules de contrôle numériques (ou FADEC) du turboréacteur 21. L’analyseur 53 est par exemple connecté au même module de contrôle que les sondes de température 41 par un câble de connexion 55, les données de présence de polluant et de température étant enregistrées de manière corrélée pour une analyse commune. Le tube de prélèvement 49 est avantageusement disposé au voisinage d’une des sondes de température 41, notamment au même niveau axialement. Avantageusement, le tube de prélèvement 49 est coaxial avec l’élément allongé de la sonde de température 41, ledit élément allongé s’étendant dans le tube de prélèvement. Un tel agencement permet d’avoir une bonne corrélation entre les mesures de température et de présence de particules de polluants, afin de mieux estimer les risques de corrosion. Avantageusement, l’analyseur 53 est apte à discriminer les particules détectées parmi une pluralité de catégories de tailles de particules. Par exemple, l’analyseur 53 peut être adapté pour classer les particules détectées parmi les catégories suivantes : particules de diamètre supérieur à 1 micromètre, particules de diamètre supérieur à 2,5 micromètres, particules de diamètre supérieur à 5 micromètres, particules de diamètre supérieur à 10 micromètres. Ceci permet d’isoler les particules les plus susceptibles de conduire à des attaques de corrosion, comme les particules contenant du soufre ou des sulfates, à partir de leur taille caractéristique. Selon un autre mode de réalisation, représenté à la FIG. 4 , chaque capteur de polluants 43 comprend une sonde de détection de particules 57 directement disposée dans la veine primaire 35 de la turbine basse pression 27, en travers du flux d’air F. Ainsi, les mesures de l’information relative à la quantité de particules sont faites in situ dans la turbine basse pression 27, sans nécessiter un agencement déporté. Chaque sonde de détection de particule 57 est reliée au module de contrôle par un câble respectif 55. La mesure de l’information relative à la quantité de particules dans le flux d’air est par exemple faite selon la méthode de la néphélométrie laser, qui permet de mesurer une concentration volumique en particules dans le flux d’air et de discriminer les particules selon leur taille. La mesure combinée de la température du flux d’air entrant dans la turbine basse pression 27 et de sa concentration en particules de polluants permet de prédire avec précision l’apparition d’un risque d’attaque de corrosion et de mettre en œuvre les procédés adaptés. L’invention décrite dans le cadre d’une turbine basse pression peut être généralisée à tout type de turbine de turboréacteur, et notamment au cas d’une turbine haute pression. Turbine (27) pour un turboréacteur (21) pour aéronef, la turbine (27) présentant un axe (X) principal et comprenant une veine primaire (35), au moins une rangée d’aubes fixes (29) disposées dans la veine primaire (35) et réparties circonférentiellement autour de l’axe (X) et au moins un rangée d’aubes rotatives (31), montées sur un disque (33) mobile en rotation autour de l’axe (X), décalée axialement par rapport à la au moins une rangée d’aubes fixes (29), caractérisée en ce que la turbine (27) comprend en outre au moins un capteur de polluants (43), positionné au moins en partie dans la veine primaire (35) et configuré pour mesurer au moins une information représentative d’une quantité de particules solides dans un flux d’air (F) s’écoulant dans la turbine (27). Turbine (27) selon la revendication précédente, dans laquelle l’au moins un capteur de polluants (43) est positionné au niveau d’une entrée amont (37) de la turbine (27) et est apte à mesurer l’information représentative de la quantité de particules solides au niveau de ladite entrée amont (37). Turbine (27) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque capteur de polluants (43) comprend un tube de prélèvement (49) d’une partie (F’) du flux d’air (F) s’écoulant dans la veine primaire (35) et un analyseur (53) déporté, disposé à l’écart de la veine primaire (35). Turbine (27) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque tube de prélèvement (49) est coaxial avec une sonde de mesure de température (41) du flux d’air (F) disposée dans la veine primaire (35). Turbine (27) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque capteur de polluants (43) comprend une sonde de détection de particules (57) dans le flux d’air (F), disposée dans la veine primaire (35)). Turbine selon la revendication précédente, dans laquelle chaque sonde de détection de particule (57) s’étend au voisinage d’une sonde de mesure de température (41) du flux d’air (F) disposée dans la veine primaire (35). Turbine (27) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de capteurs de polluants (43) répartis circonférentiellement autour d’une entrée amont (37) de la turbine (27). Turbine (27) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque capteur de polluants (43) est configuré pour discriminer les particules détectées parmi une pluralité de catégories en fonction d’un diamètre de chaque particule détectée. Turbine (27) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un capteur de polluants (43) comprend au moins un capteur à néphélométrie laser. Turboréacteur (21) comprenant une turbine (27) selon l’une des revendications précédentes.