Brevet FR3163160A1 — publié le 20251212

L'invention concerne un capteur (28) de détection d'une contrainte pouvant endommager un composant (16, 20) d'une turbomachine (10) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de support (32) qui est fixée sur ledit composant (16, 20) et qui est apte à se rompre lorsque l'amplitude d'une contrainte sur le composant (16, 20) est supérieure à une valeur prédéfinie et un circuit électrique (36) qui est fermé tant que la plaque de support (32) n'est pas rompue et qui est ouvert après rupture de la plaque de support (32). L'invention concerne aussi une turbomachine dont au moins une partie des aubes porte un tel capteur. Figure pour l’abrégé : Figure 4. DISPOSITIF DE DETECTION DE CHOC SUR UNE AUBE L'invention propose un dispositif pour déterminer si une aube de turbomachine a subi ou non une contrainte ayant pu produire des dommages sur l'aube. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans une soufflante carénée ou non carénée de turbomachine, certaines aubes ont pour objet de redresser le flux aérodynamique à la sortie de l'hélice de la turbomachine. Ces pièces aubagées sont fixes et ont un rôle similaire à celui d'un stator de compresseur classique. Elles sont associées avec les aubes de soufflante mobiles et permettent de redresser le flux d’air qui a été accéléré et dévié (phénomène de giration) par ces dernières. Dans les turbomachines récentes, les aubes fixes peuvent être réalisées en matériaux composites à matrice organique, car ces matériaux permettent un gain de masse notable à propriétés mécaniques équivalentes par rapport à des aubes métalliques. La conception de ces aubes fixes prend notamment en compte la tenue de l'aube à l'ingestion, c’est-à-dire lorsqu'elles sont frappées par des éléments aspirés par la turbomachine. Ces éléments sont par exemple des oiseaux ou des objets se trouvant sur la piste de décollage/atterrissage. Le choc résultant du contact d'un tel élément avec une aube peut produire des dommages sur l'aube. Il est possible dans certains cas d’admettre un niveau d’endommagement qui permet à l’avion, soit de continuer sa mission sans problème, soit de se poser au tarmac et d’être réparé. Dans tous les cas, la sécurité des passagers, des personnels navigants et des populations survolées doit être garantie. Dans le cas d’un endommagement admissible, celui-ci doit être identifiable de manière certaine lors de l’inspection de contrôle au sol. Les endommagements peuvent être localisés soit dans la partie aérodynamique, c’est-à-dire dans la zone de la veine en contact avec l’écoulement externe ou au niveau de l’attache sous la veine, dans quel cas l'endommagement est plus facilement identifiable, ou bien ils peuvent être localisés sous la veine aérodynamique, c’est-à-dire dans la partie de l'aube qui est masquée par la plateforme venant reconstituer la veine, cette partie de l’aubage n’est donc pas visible sans démontage. Il existe des solutions permettant d’identifier les endommagements en pied d’aube grâce à des marqueurs/traceurs de déformation. La demande publiée sous le numéro FR3036796 au nom de la demanderesse divulgue une telle solution. Cependant, de telles solutions nécessitent de prendre en compte les propriétés des traceurs, qui peuvent être différents du reste de la pièce et qui peuvent être eux aussi soumis à un endommagement. De plus, ces solutions nécessitent d'utiliser d'autres composants pour contrôler le niveau d'endommagement de l'aube. Un endommagement de l'aube peut être difficile à détecter, notamment lorsqu'il s'agit d'une aube en matériaux composites, car il faut utiliser des moyens d'inspection spécifiques. L'invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé permettant de déterminer qu'une aube a subi un choc ayant pu l'endommager. L'invention propose un capteur de détection d'une contrainte pouvant endommager un composant d'une turbomachine d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de support qui est fixée sur ledit composant et qui est apte à se rompre lorsque l'amplitude d'une contrainte sur le composant est supérieure à une valeur prédéfinie et un circuit électrique qui est fermé tant que la plaque de support n'est pas rompue et qui est ouvert après rupture de la plaque de support. Lorsque le composant de la turbomachine, en particulier l'aube, subit un choc suffisamment important, la rupture de la plaque de support permet d'ouvrir le circuit électrique et donc de produire une information relative à un endommagement de l'aube au niveau du capteur. De préférence, la plaque de support comporte une portion à résistance à la rupture contrôlée, qui est destinée à rompre lorsque le composant a subi une contrainte dont l'amplitude dépasse la valeur prédéfinie. De préférence, le circuit électrique est fixé sur la portion à résistance à la rupture contrôlée. De préférence, le capteur est associé avec un dispositif d'affichage qui change d'état lors de la rupture de la plaque de support. L'invention concerne aussi une turbomachine d'aéronef comportant un tel capteur, une pluralité d'aubes mobiles ou fixes réparties autour d'un axe principal A de la turbomachine, caractérisée en ce que au moins une partie des aubes porte au moins un capteur. De préférence, chaque capteur est associé à une contrainte sur l'aube en compression selon un axe B de l'aube ou est associé à une contrainte sur l'aube en traction selon l'axe B. De préférence, l'aube comporte une partie aérodynamique située à une première extrémité selon l'axe B de l'aube et une partie de pied située à l'autre extrémité de l'aube le long de son axe B, et chaque capteur est monté sur une extrémité dite de pied de l'aube. De préférence, la turbomachine comporte un montage électrique constitué d'une source d'électricité unique et de plusieurs ensembles comportant chacun au moins un capteur et un dispositif d'affichage qui est associé audit au moins un capteur et est monté en série avec ledit au moins un capteur et la source d'électricité. De préférence, lesdits ensembles comportant chacun au moins un capteur et un dispositif d'affichage sont montés en parallèle les uns par rapport aux autres. De préférence, chaque capteur est fixé par collage de la plaque de support au moyen d'une résine époxydique sur une zone de l'aube susceptible d'être endommagée par ladite contrainte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : la FIG. 1 est une représentation schématique en perspective d'une turbomachine comportant une soufflante non carénée ; la FIG. 2 est une représentation schématique d'une aube de soufflante représentée à la FIG. 1 ; la FIG. 3 est un détail à plus grande échelle d'une extrémité de l'aube représentée à la FIG. 2 , montrant la zone de montage du capteur ; la FIG. 4 est une représentation schématique du capteur selon l'invention ; la FIG. 5 est un diagramme représentant un montage électrique composé d'une pluralité d'ensemble de capteurs et de dispositifs d'affichage. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté à la FIG. 1 une turbomachine 10 d'aéronef à double flux, qui est ici une turbomachine du type à soufflante non carénée. La turbomachine comporte une soufflante 12 composée d'une pluralité d'aubes mobiles 16 qui sont montées sur un rotor 14 et qui sont mobiles en rotation autour d'un axe principal A de la turbomachine 10. La turbomachine 10 comporte aussi un redresseur de flux 18 composé d'une pluralité d'aubes fixes 20 à orientation variables qui sont montées sur une partie statorique 22 de la turbomachine 10. Dans la description qui va suivre, on fera référence à une aube fixe 20 faisant partie du redresseur de flux 18. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à une aube fixe 20 et qu'elle peut aussi s'appliquer à une aube mobile 16. Aussi, il sera compris que l'invention peut aussi concerner une aube fixe 20 ou une aube mobile 16 d'une turbomachine 10 à soufflante 12 carénée. Comme on peut le voir plus en détails aux figures 2 et 3, l'aube 20 comporte un axe principal B, qui est globalement radial par rapport à l'axe principal A de la turbomachine lorsque l'aube 20 est montée dans la turbomachine 10. L'aube 20 comporte une partie aérodynamique 24 située à une première extrémité selon l'axe B, qui est communément appelée pale. L'aube 24 constitue la partie de l'aube 20 qui interagit avec le flux d'air. Elle présente une résistance naturellement élevée notamment du fait de son volume aérodynamique, des épaisseurs minimales de fabrication et des propriétés des matériaux utilisés. L'aube 20 comporte une deuxième partie 26 située à l'autre extrémité de l'aube 20 le long de son axe (B) qui a pour fonction de porter les moyens de liaison de l'aube 20 avec la partie statorique 22. Cette deuxième partie 26 est communément appelée pied de l'aube 20 et est isolée du flux d'air par un élément de carénage de la partie statorique 22 qui reconstitue la veine d'écoulement d'air. Le pied 26 présente une résistance naturellement faible notamment du fait de la forme imposée par des besoins liés à la liaison de l'aube 20 avec la partie statorique 22, notamment des contraintes de montage et démontage, contraintes d’interface externe, etc.), des contraintes liées l’encombrement disponible, des épaisseurs et propriétés des matériaux utilisés. Ainsi, la zone critique de l'aube 20, qui risque le plus souvent d'être endommagée se situe au niveau du pied 26 de l'aube 20. Le pied 26 étant recouvert par l'élément de carénage, il n'est pas visible pour être contrôlé sans être associé à un démontage de cet élément de carénage. L'aube 20 porte un capteur 28 couplé à un dispositif d'affichage 30 (représenté à la FIG. 5 ) qui sont configurés pour informer un technicien réalisant des opérations de maintenance sur la turbomachine 10 si l'aube 20 a subi, ou non des contraintes dont l'amplitude a dépassé une amplitude de référence ou contrainte critique. Selon un mode de réalisation préféré, le capteur 28 est destiné à une contrainte orientée selon l'axe B de l'aube 20, en compression ou bien en traction. Selon une variante de réalisation, l'aube 20 porte deux capteurs 28, un premier capteur 28 étant associé à une contrainte en compression, le deuxième capteur 28 étant associé à une contrainte en traction. Le capteur 28, ou les capteurs 28 porté(s) par une même aube 20 sont associés à un dispositif d'affichage 30 tel que par exemple une diode électroluminescente (ou LED). L'ensemble de capteur(s) 28 et de dispositif d'affichage 30 est configuré pour que le dispositif d'affichage 30 soit allumé tant que l'aube 20 n'a pas subi une contrainte dont l'amplitude dépasse la contrainte critique associée au capteur 28. Dans le cas où deux capteurs 28 sont portés par l'aube 20, le dispositif d'affichage 30 s'éteint lorsque l'aube 20 a subi une contrainte associée à au moins l'un des deux capteurs 28 dont l'amplitude dépasse la contrainte critique. En variante, l'ensemble de capteur(s) 28 et de dispositif d'affichage 30 est configuré pour que le dispositif d'affichage 30 soit éteint tant que l'aube 20 n'a pas subi une contrainte dont l'amplitude dépasse la contrainte critique associée au capteur 28. Selon un mode de réalisation préféré représenté en FIG. 4 , un capteur 28 comporte une plaque de support 32 réalisée de préférence en céramique car c'est un matériau présentant notamment des propriétés élevées en compression et une bonne isolation électrique. La plaque de support 32 comporte une portion 34 à résistance à la rupture contrôlée. Cette portion 34 est destinée à rompre lorsque l'aube 20 a subi une contrainte dont l'amplitude dépasse la contrainte critique associée au capteur 28. La plaque de support 32 porte un circuit électrique 36 qui est fixé sur l portion 34 à résistance à la rupture contrôlée et qui est apte à s'ouvrir en cas de rupture de la portion 34 de la plaque de support 32. Le circuit électrique 36 est relié au dispositif d'affichage 30 par des câbles électriques 38. Le circuit électrique 36 et le dispositif d'affichage 30 sont montés en série avec une source d'électricité 42. La plaque de support 32 est en outre recouverte par un revêtement de protection 40. Le capteur 28 est fixé au pied de l'aube 20 par tout moyen connu, de préférence par collage de la plaque de support 28 au moyen d'une résine époxydique sur la zone critique de l'aube 20, qui risque le plus souvent d'être endommagée. A titre d'exemple non limitatif, la taille de la plaque de support 32 est inférieure à 10% de la longueur de corde de l'aube 20. Son épaisseur est inférieure à 20mm et de préférence inférieure à 10mm. Pour un capteur 28 associé à une contrainte en traction, la section A0 de la portion 34 est inférieure à une valeur prédéfinie, par exemple la section A0 est inférieure à 800 mm 2 . Pour un capteur 28 associé à une contrainte en compression, la section A0 de la portion 34 est inférieure à une valeur prédéfinie, par exemple la section A0 est inférieure à 100 mm 2 et la longueur L0 de la portion 34 est comprise dans un intervalle de valeurs prédéfini, par exemple la longueur L0 est comprise entre 40 mm et 100 mm. Le capteur 28 est de préférence positionné sur le pied 26 du côté d'une face intrados de l'aube 24. Il est positionné le long d'une direction de corde de l'aube 20 à une distance d'environ 30% de la longueur de corde depuis le bord de fuite de l'aube 20. Le circuit électrique 36 présent sur la plaque de support 32 a la fonction d'un commutateur, qui reste fermé tant que la plaque de support 32 est intègre, dans quel cas le dispositif d'affichage 30 est allumé, et qui est ouvert si la portion 34 de la plaque de support 32 est rompue, dans quel cas le dispositif d'affichage 30 est éteint. Le dispositif d'affichage 30 est placé dans une zone permettant un contrôle visuel aisé de son état pour qu'un technicien puisse évaluer l'état de l'aube 20 associée au dispositif d'affichage 30. La description qui vient d'être faite fait référence à une aube 20 portant un ou deux capteurs 28. Dans une turbomachine 10, plusieurs aubes 20 portent un ou deux capteurs 28. Selon un premier mode de réalisation, toutes les aubes 20 d'un même étage du redresseur 18 (ou toutes les aubes 16 de la soufflante 12) portent un ou deux capteurs 28. Selon un deuxième mode de réalisation, seule une partie des aubes 20 d'un même étage du redresseur 18 (ou une partie des aubes 16 de la soufflante 12) portent un ou deux capteurs 28. C'est notamment dans le cas où, en fonction de leur positionnement, des aubes 20 sont plus critiques que d'autres. Selon une variante de réalisation, une partie des aubes 20 d'un même étage du redresseur 18 portent un capteur 28 associé à une contrainte donnée, par exemple une contrainte en compression et une autre partie des aubes 20 de ce même étage du redresseur 18 portent un capteur associé à une autre contrainte, c’est-à-dire dans cet exemple, une contrainte en traction. On a représenté à la FIG. 5 un exemple de montage électrique 44 d'une pluralité de capteurs 28 et de leurs dispositifs d'affichage 30 associés. Selon ce mode de réalisation, chaque capteur 28 est disposé en série avec le dispositif d'affichage 30 qui lui est associé et avec une source d'électricité 42. Aussi, le montage électrique 44 comporte plusieurs ensembles de capteurs 28 et de dispositifs d'affichage 30 tels que définis précédemment, qui sont associés à la même source d'électricité 42. De préférence, les ensembles de capteurs 28 et de dispositifs d'affichage 30 sont montés en parallèle les uns avec les autres. Capteur (28) de détection d'une contrainte pouvant endommager un composant (16, 20) d'une turbomachine (10) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de support (32) qui est fixée sur ledit composant (16, 20) et qui est apte à se rompre lorsque l'amplitude d'une contrainte sur le composant (16, 20) est supérieure à une valeur prédéfinie et un circuit électrique (36) qui est fermé tant que la plaque de support (32) n'est pas rompue et qui est ouvert après rupture de la plaque de support (32). Capteur (28) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque de support (32) comporte une portion (34) à résistance à la rupture contrôlée, qui est destinée à rompre lorsque le composant (16, 20) a subi une contrainte dont l'amplitude dépasse la valeur prédéfinie. Capteur (28) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électrique (36) est fixé sur la portion (34) à résistance à la rupture contrôlée. Capteur (28) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé avec un dispositif d'affichage (30) qui change d'état lors de la rupture de la plaque de support (32). Turbomachine (10) d'aéronef comportant un capteur (28) selon l'une quelconque des revendications précédentes, une pluralité d'aubes mobiles ou fixes (16, 20) réparties autour d'un axe principal (A) de la turbomachine (10), caractérisée en ce que au moins une partie des aubes (16, 20) porte au moins un capteur (28). Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque capteur (28) est associé à une contrainte sur l'aube (16, 20) en compression selon un axe (B) de l'aube (16, 20) ou est associé à une contrainte sur l'aube (16, 20) en traction selon l'axe (B). Turbomachine (10) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle l'aube comporte une partie aérodynamique (24) située à une première extrémité selon l'axe (B) de l'aube (16, 20) et une partie de pied (26) située à l'autre extrémité de l'aube (20) le long de son axe (B), caractérisée en ce que chaque capteur (28) est monté sur une extrémité dite de pied (26) de l'aube (16, 20). Turbomachine (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, en combinaison avec la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un montage électrique (44) constitué d'une source d'électricité (42) unique et de plusieurs ensembles comportant chacun au moins un capteur (28) et un dispositif d'affichage (30) qui est associé audit au moins un capteur (28) et est monté en série avec ledit au moins un capteur (28) et la source d'électricité (42). Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdits ensembles comportant chacun au moins un capteur (28) et un dispositif d'affichage (30) sont montés en parallèle les uns par rapport aux autres. Turbomachine (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que chaque capteur (28) est fixé par collage de la plaque de support (32) au moyen d'une résine époxydique sur une zone de l'aube (16, 20) susceptible d'être endommagée par ladite contrainte.