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ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Lors de la conception d’une aube de soufflante (ou « aube fan ») destinée à être intégrée dans une soufflante de turboréacteur d’aéronef, il est primordial de s’assurer qu’un certain nombre de critères et de spécifications sont bien respectés. Le respect de ces exigences est classiquement démontré par des essais au sol.
Parmi ces essais, les essais d’ingestion de projectiles, notamment d’oiseaux ou d’éléments en gélatine, sont d’une importance particulière. En effet, l’ingestion, par le moteur d’aéronef, d’un oiseau ou tout autre corps étranger peut entraîner un endommagement important d’une ou plusieurs aubes de soufflante (ou « aubes fan »). Un morceau d’aube, voire l’aube tout entière, peut se détacher et venir impacter d’autres éléments du moteur, et ainsi causer des dégâts irréversibles à l’ensemble de la structure.
Il est donc important de s’assurer que l’aube, lors d’un essai d’ingestion de projectile, possède une certaine tenue mécanique, caractérisée notamment en termes de balourd post-tir de l’aube. De tels essais sont notamment réalisés dès que des modifications sont apportées sur une aube.
Un essai d’ingestion de projectile est généralement réalisé sur un module tournant comprenant plusieurs aubes dans une cuve sous vide, ou bien directement lors d’un essai moteur lui aussi tournant. Un projectile (souvent un bloc de gélatine) est éjecté à une vitesse prédéfinie via un canon à air comprimé en direction du module tournant ou du moteur, de manière à reproduire un impact d’un oiseau sur une aube du moteur d’aéronef en condition de vol. Après l’impact du projectile sur l’une des aubes, l’aube est étudiée pour évaluer les endommagements occasionnés.
De tels essais, s’ils sont nécessaires pour s’assurer que l’aube respecte certaines spécifications techniques, sont néanmoins très complexes à mettre en œuvre et très coûteux. En effet, ils nécessitent de disposer d’un module tournant ou d’un moteur sur lequel sont montées plusieurs aubes (pour s’assurer que l’une d’entre elle est bien impactée par le projectile) – en général 4 ou 5 aubes, ainsi que d’une cuve à vide dans laquelle l’essai est réalisé. En outre, il est important dans de tels essais de définir les paramètres de tirs avec attention et de bien synchroniser le tir de projectile avec la rotation de l’aube, pour être certain d’impacter l’aube souhaitée au bon moment et à la bonne hauteur.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de définir des paramètres de tir pour un essai d’ingestion de projectile sur une aube en position statique de sorte à obtenir un endommagement sur l’aube qui soit similaire à un endommagement que l’aube aurait subi lors d’un essai d’ingestion de projectile réalisé sur l’aube en rotation. Par « similaire », il est entendu que certains paramètres caractéristiques (considérés comme les plus importants par rapport aux spécifications techniques que l’aube doit vérifier lors d’un essai d’ingestion de projectile) de l’endommagement sont reproduits.
En effet, suite à diverses études d’influences mécaniques les inventeurs ont trouvé qu’en définissant certains paramètres de tir, il est possible de reproduire en essai statique (i.e. lors d’un essai d’ingestion de projectile sur une aube en position statique) des endommagements obtenus en essai dynamique (i.e. lors d’un essai d’ingestion de projectile sur une aube en rotation).
Il est pourtant loin d’être évident qu’il est possible de reproduire un endommagement généré sur une aube en rotation avec un essai réalisé sur une aube en position statique. En effet, les sollicitations sur l’aube ne sont pas les mêmes lorsque celle-ci est en rotation ou si elle est statique. Lors d’un essai tournant, l’aube présente un raidissement en centrifuge lors de l’impact (en ingestion) qui ne peut être aisément reproduit lors d’un essai d’ingestion statique. Pourtant, en redéfinissant les conditions de tirs pour un essai d’ingestion statique, les inventeurs ont prouvé qu’il était possible d’obtenir un endommagement composite de l’aube similaire en essai dynamique et en essai statique. Les études menées ont été validées par une série d’essais statiques au terme desquels les endommagements ont été étudiés et comparés aux endommagements attendus en essais dynamiques.
Un aspect de l’invention concerne ainsi un procédé, mis en œuvre par ordinateur, de détermination de valeurs de paramètres de tir d’un essai d’ingestion d’un projectile par une aube en position statique. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, ce procédé peut comprendre : recevoir des valeurs de référence de paramètres caractéristiques d’un endommagement que subirait l’aube lors d’un essai de référence d’ingestion de projectile par l’aube, lorsque ladite aube est en rotation ; et déterminer les valeurs des paramètres de tir pour lesquelles des valeurs des paramètres caractéristiques d’un endommagement de l’aube lors d’un impact par le projectile tiré sur l’aube selon lesdites valeurs des paramètres de tir lorsque ladite aube est en position statique correspondent aux valeurs de référence reçues.
De manière connue par la personne du métier, un « essai d’ingestion de projectile » désigne un test lors duquel un projectile (par exemple un volume de gélatine) est envoyé sur une aube afin d’évaluer le comportement de l’aube lors de l’impact – notamment les dégâts engendrés sur l’aube. Classiquement, les essais d’ingestion de projectiles sont réalisés sur une aube en rotation autour d’un axe (i.e. une aube entraînée par un moteur). L’invention vise précisément à s’affranchir de la contrainte de rotation, pour remplacer un essai d’ingestion de projectile sur une aube tournante (en rotation) par un essai d’ingestion de projectile sur une aube fixe (en position statique).
Par « paramètres de tir », il est entendu un ensemble de paramètres selon lesquels le projectile est lancé en direction de l’aube pendant l’essai d’ingestion de projectile. Par « essai de référence d’ingestion de projectile » il est entendu un essai effectué sur une aube en rotation dont les conditions (incluant notamment les paramètres de tir) sont prédéfinies pour respecter un ensemble de spécifications.
Par « paramètres caractéristiques d’un endommagement », il est entendu un ensemble de paramètres décrivant l’endommagement subi par l’aube lors d’un essai (sur une aube statique ou en rotation). Ces paramètres caractéristiques permettent de décrire les principales propriétés des dégâts causés sur l’aube. Au sens de l’invention, il peut y avoir un seul paramètre caractéristique, au moins un paramètre caractéristique, ou au moins deux paramètres caractéristiques.
Les « valeurs de référence de paramètres caractéristiques » représentent les valeurs de ces paramètres caractéristiques pour un essai de référence d’ingestion de projectile. Elles sont généralement déterminées à partir d’essais « réels » mis en œuvre par le passé. Selon des modes de réalisation avantageux, ces valeurs sont connues et aucun essai d’ingestion de projectile sur aube en rotation n’est nécessaire à mettre en œuvre dans le cadre de la présente invention.
Ainsi, la présente invention vise avantageusement à définir un ensemble de paramètres de tir d’un essai dit « statique » (i.e. un essai d’ingestion de projectile sur une aube en position statique) pour lesquels l’endommagement sur l’aube est similaire à celui qui serait obtenu si l’essai avait été réalisé de manière dynamique (i.e. sur une aube en rotation). En effet, les inventeurs ont déterminé, à l’aide de nombreuses simulations, qu’en redéfinissant les valeurs de paramètres de tir par rapport aux valeurs de référence de l’essai statique, il était possible de reproduire au moins partiellement l’endommagement qu’aurait subi l’aube lors de l’essai dynamique. Par « au moins partiellement », il est entendu que des caractéristiques déterminées comme étant primordiales dans l’évaluation du comportement de l’aube en réaction à un choc par un projectile sont suffisamment proches (selon des conditions d’adéquation prédéfinies). Par exemple, une condition d’adéquation entre l’endommagement en tir dynamique et l’endommagement en tir statique peut être basée sur un écart maximal autorisé entre les deux dimensions des endommagements. Par exemple, les endommagements peuvent être considérés similaires si leurs directions par rapport à un axe de référence ne différent pas de plus de x degrés (x étant un nombre réel, par exemple 5 ou 10 degrés) et/ou si la longueur de l’un des endommagements est inférieure à un pourcentage prédéfini de la longueur de l’autre endommagement (par exemple 15%, 20% ou 30% de la longueur de l’autre endommagement).
Un tel contact permet également une meilleure atténuation des vibrations en fonctionnement, en particulier dans le cas où l’élément de refroidissement est réalisé en matériau élastomère.
Ainsi, dans un premier cas de fonctionnement, la température du fluide circulant dans le canal de l’élément de refroidissement est à basse température, par exemple à la première température.
Dans un tel cas, il est généralement nécessaire d’augmenter la température de ce fluide de façon à garantir un fonctionnement optimal de la machine électrique. En effet, si la température est trop basse, ce fluide peut présenter une viscosité trop importante, ce qui peut engendrer une surconsommation de fluide et/ou d’énergie nécessaire à la circulation de ce fluide. Ceci est obtenu dans le présent document en limitant les surfaces d’échange de chaleur, c’est-à-dire en évitant le contact entre l’élément de refroidissement et le carter, grâce au jeu radial entre ceux-ci.
A l’inverse, une fois la température optimale (par exemple la deuxième température) atteinte, il est généralement nécessaire de maximiser la dissipation de calories. Une telle dissipation est obtenue dans le présent document par contact entre ledit élément de refroidissement et le carter.
Les phénomènes de dilatations différentielles sont ainsi utilisés de façon à former un interrupteur thermique bénéfique au fonctionnement de l’ensemble.
Le stator et l’élément de refroidissement peuvent chacun s’étendre autour de l’axe X.
Le stator peut comporter un corps annulaire et un bobinage. Le corps peut être métallique. En particulier, le corps peut être formé d’un empilement de tôles métalliques. Le corps peut être réalisé en acier.
Le premier coefficient de dilatation thermique peut être compris entre 10 x 10 -6 K -1 et 12 x 10 -6 K -1 .
Le deuxième coefficient de dilatation thermique peut être compris entre 40 x 10 -6 K -1 et 140 x 10 -6 K -1 .
Le troisième coefficient de dilatation thermique peut être compris entre 20 x 10 -6 K -1 et 30 x 10 -6 K -1 .
Le carter peut être métallique. Le carter peut être en aluminium.
Le jeu radial entre l’élément de refroidissement et le carter peut être compris entre 1 et 10 mm.
La deuxième température peut être comprise entre 70 et 110°C.
La matrice de l’élément de refroidissement peut être, au moins en partie, en matériau élastomère, par exemple en caoutchouc.
La figure représente le mécanisme en attente de déclenchement, il est armé, la cuve est remplie. Aucune fuite n’est possible, le soufflet eétant étiré au-dessus du niveau de l’eau
La figure représente le mécanisme venant de se déclencher, le soufflet est propulsé au fond de la cuve, le flotteur reste au niveau de l’eau. L’eau se vide rapidement.
La figure représente la cuve presque vide, le flotteur est au fond de la cuve. Les deux parties mobiles se solidarisent à nouveau, la cuve recommence à se remplir.
Une autre forme de réalisation propose de remplacer le jeu d’aimants et tôle magnétique par un crochet mécanique.
La représente schématiquement une vue en coupe de l’invention selon un autre mode de réalisation mécanique et non magnétique.
La pièce mobile (10) est composée d’un soufflet (8) collé sur celle-ci et sur la pièce (3). Ce soufflet assure une étanchéité parfaite, la pièce mobile (10) étant maintenue au-dessus du niveau de l’eau comme représenté sur la figure [Fig 3].
La pièce mobile (11) disposant d’un flotteur (5) est rendue solidaire de la pièce mobile (10) par un crochet (6) qui par sa forme bascule toujours vers la l’accrochage.
Lorsque l’utilisateur veut activer la chasse, il appuie sur le bouton (13) ce qui déplace le crochet (6). Ce qui permet de désolidariser les deux pièces mobiles (10) et (11). La pièce mobile (10) est instantanément ramenée au fond de la cuve par le ressort (7) écrasant le soufflet dans sa position minimale. La pièce mobile 11 disposant d’un flotteur reste à la surface de l’eau. L’eau s’évacue par les ouvertures du guide (9) et la cuve se vide rapidement.
La pièce mobile (11) descend le long du guide (9) au fur et à mesure que le niveau de l’eau descend.
Une fois l’eau complètement évacuée, la pièce mobile (11) touche la pièce (10), ce qui force le crochet (6) à attacher les deux pièces mobiles (10) et (11) à redevenir solidaires.
Avaloir filtrant La présente invention concerne le domaine de la collecte et de l’évacuation des eaux pluviales. L’invention trouvera pour application particulière, les avaloirs permettant de recueillir les eaux de ruissellement ou de nettoyage s’écoulant sur les voiries, les chaussées et plus généralement les sols.
ETAT DE LA TECHNIQUE Dans le domaine des dispositifs d’évacuation d’eaux pluviales, de nouveaux dispositifs sont continuellement installés afin de collecter les eaux pluviales. Par ce biais, les eaux pluviales sont par exemple acheminées depuis la chaussée jusqu’au réseau d’eaux pluviales d’une ville.
Prenant généralement la forme de grilles, les avaloirs permettent ainsi de collecter les eaux de pluie en évitant que des individus ne tombent dans les canalisations. Inévitablement, les avaloirs assurent également une certaine filtration des eaux de pluie en ne laissant pas passer les déchets de taille moyenne qui s’accumulent sur la chaussée comme par exemple les feuilles mortes. Des détritus de petites tailles passent néanmoins entre les ouvertures des grilles. Tel est le cas des mégots de cigarettes et des déchets plastiques laissés à terre par les usagers de voiries. Or, le plus souvent, l'eau en sortie d'avaloir est rejetée en milieu naturel (rivière, mer, océan) sans filtrage additionnel. Ainsi, les détritus des zones urbaines contribuent de manière prépondérante à la pollution des milieux naturels et entraînent des conséquences dramatiques sur l’écosystème et sur la biodiversité. De récentes études indiquent que 80% des déchets en milieu marin proviennent des activités terrestres.
Face à ce problème, une solution consiste à ajouter un filtre à mailles plus fines positionné en dessous de la grille de l’avaloir. Il peut s’agir d’une solution technique comme pour le document US2009101553A1 dans lequel il est prévu un panier filtrant pour faire passer l’eau à travers les parois latérales et inférieures. Ce type de solution permet notamment de retenir les déchets de tailles petite et moyenne à proximité de la grille d’avaloir et donc dans une zone relativement accessible. Il a été constaté que ce type de solution se bouche régulièrement. L'avaloir n'assure alors plus sa fonction de collecte de l'eau pluviale dans les réseaux d'évacuation. L'eau reste alors sur la voirie ce qui entraîne des risques d’inondations avec des conséquences parfois graves pour les habitants et les équipements de la voirie. Pour éviter ces risques d'inondation, les responsables de communes préfèrent alors souvent retirer les paniers filtrants, supprimant de ce fait tout l’intérêt de ces avaloirs en termes de rétention des détritus de petite taille.
Grâce à leurs travaux de recherche, les inventeurs ont identifié qu’en choisissant les valeurs adéquates de certains paramètres de tir, il est en effet possible de reproduire en statique un endommagement similaire à celui qu’on aurait obtenu lors d’un essai dynamique. Les paramètres identifiés comme étant les plus importants (i.e. ayant le plus d’influence sur l’endommagement engendré) comprennent : la masse du projectile, la vitesse de lancement du projectile, la hauteur de tir et l’angle d’incidence de tir (défini ici comme l’angle entre une perpendiculaire à la direction de tir et la direction de l’axe du pied de l’aube, comme détaillé ci-dessous en référence à la ). Il est noté qu’en essai dynamique, l’angle d’incidence ne fait pas partie des paramètres de tir dont la valeur peut varier ; le projectile est lancé selon la direction de l’axe moteur. Il est également noté que, si la masse du projectile, la vitesse de lancement du projectile et la hauteur de tir font aussi parties des paramètres de tir de l’essai dynamique de référence, leurs valeurs ne sont pas nécessairement les mêmes que les valeurs déterminées à l’étape 120. En d’autres termes, pour reproduire un endommagement obtenu lors d’un essai dynamique de référence ayant des conditions de tir de référence, il peut être nécessaire de modifier certaines valeurs de paramètres de tir de l’essai statique, comme la masse du projectile ou la vitesse de lancement du projectile.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape 120 peut comprendre les étapes 121, 122, 123 et 124 détaillées ci-dessous.
Lors d’une étape 121, des premières valeurs de paramètres de tir sont reçues. L’étape 122 comprend une simulation de l’endommagement que subirait l’aube lors d’un essai d’ingestion de projectile avec les premières valeurs de paramètres de tir reçues à l’étape 121, lorsque l’aube est en position statique. Dans un mode de réalisation particulier, cette étape 122 peut être réalisée à l’aide d’un logiciel de simulation, par exemple LS-Dyna. Puis, des valeurs des paramètres caractéristiques de l’endommagement simulé sont déterminées à l’étape 123. Lors de l’étape 124, les valeurs dites « statiques » déterminées à l’étape 123 sont comparées aux valeurs dites « dynamiques » reçues à l’étape 120. Si les valeurs statiques diffèrent des valeurs dynamiques (i.e. si les valeurs diffèrent pour au moins un paramètre caractéristique), de nouvelles valeurs de paramètres de tir (i.e. un nouveau jeu de valeurs de paramètres de tir dont au moins un a une valeur différente du jeu de valeurs de paramètres de tir précédent) sont reçues, ce qui signifie que l’étape 121 est réitérée avec de nouvelles valeurs de paramètres de tir. Les étapes 122, 123 et 124 sont ensuite réitérées avec ces nouvelles valeurs.
Si lors de l’étape 124 les valeurs statiques sont égales aux valeurs dynamiques, alors les valeurs 125 des paramètres de tirs sont conservées et constituent les données de sortie de l’étape 120.
Il est noté que les valeurs des paramètres caractéristiques de l’endommagement peuvent désigner des catégories, des valeurs ponctuelles, mais aussi des plages de valeurs. Par exemple, dans un mode de réalisation, les paramètres caractéristiques de l’endommagement peuvent comprendre une longueur de l’endommagement. La valeur de référence de la longueur d’endommagement en essai dynamique peut être par exemple la plage de valeurs [50 - 250] mm. Lors de l’étape 123, il peut être déterminé par exemple que la longueur de l’endommagement simulé en essai statique est de 30 mm, et lors de l’étape 124 il est regardé si la valeur 30 mm appartient ou non à l’intervalle [50 - 250] mm, ce qui n’est pas le cas et donc l’étape 121 est réitérée avec de nouvelles valeurs du jeu de paramètres de tir.
Il est noté que l’endommagement obtenu lors de l’essai d’ingestion de projectile sur l’aube en position statique peut ne pas être strictement équivalent à l’endommagement qu’on obtiendrait lors d’un essai de référence d’ingestion de projectile sur l’aube en rotation (ne serait-ce que parce que cet endommagement est soumis à une variabilité d’un essai à l’autre). Les paramètres caractéristiques de l’endommagement couvrent donc ici les paramètres pour lesquels il est fondamental d’obtenir des valeurs identiques ou similaires en statique et en dynamique pour pouvoir remplacer l’essai dynamique par l’essai statique.
La représente un ordinogramme d’un procédé d’essai d’ingestion d’un projectile par une aube en position statique, selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention.
Lors d’une étape 210, des conditions de référence associées à un essai d’ingestion de projectile de référence sur une aube en rotation sont reçues. Comme mentionné précédemment, ces conditions sont prédéfinies à partir de standards et de spécifications en vue d’une obtention d’une certification de l’aube. Par exemple, selon certains modes de réalisation, ces conditions de référence comprennent la masse du projectile, la vitesse de lancement du projectile et la hauteur de tir du projectile. Bien entendu, dans d’autres modes de réalisation, les conditions de référence peuvent comprendre d’autres paramètres ou des paramètres différents de ceux définis précédemment.
Puis, des valeurs de référence des paramètres caractéristiques de l’endommagement que subirait l’aube lors d’un essai d’ingestion d’un projectile de référence par l’aube en rotation dans les conditions reçues à l’étape 210 sont reçues lors d’une étape 220. Ces valeurs de référence des paramètres caractéristiques sont définis de manière similaire à l’étape 110 de la . Ces valeurs peuvent être déterminées à partir des conditions reçues à l’étape 210, en utilisant des données issues de précédents essais dynamiques réalisés dans les mêmes conditions. Il est rappelé qu’à l’étape 220, aucun essai dynamique n’est effectivement réalisé.
Les valeurs des paramètres de tir pour lesquelles les valeurs des paramètres caractéristiques d’un endommagement de l’aube lors d’un impact par le projectile tiré sur l’aube selon lesdites valeurs des paramètres de tir lorsque ladite aube est en position statique correspondent aux valeurs de référence reçues à l’étape 220 sont déterminées lors d’une étape 120 similaire à celle de la .
Enfin, lors d’une étape 220, un essai d’ingestion de projectile peut être réalisé sur l’aube en position statique, avec les paramètres de tir déterminés lors de l’étape 120 précédente. Cette étape 220 peut être réalisée pour valider que l’endommagement obtenu était bien conforme à l’endommagement souhaité (i.e. conforme à l’endommagement qu’on s’attendait à obtenir si on avait réalisé l’essai d’ingestion sur une aube tournante), et donc valider que le procédé de la est bien opérationnel. Cette étape 220 peut aussi être mise en œuvre dans le cadre des essais menés sur l’aube en vue d’une certification.
Les Figures 3a et 3b représentent plusieurs vues d’une aube lors d’un essai d’ingestion d’un projectile en position statique, selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention.
La représente une aube de soufflante 301 comprenant notamment un bord d’attaque 302 et un bord de fuite 303. L’aube de soufflante est typiquement destinée à être fixée sur un disque de soufflante d’une soufflante de turbomachine, avec une pluralité d’autres aubes. Dans le cadre d’un essai d’ingestion de projectile en position statique, l’aube 301 peut être connectée à un support 304 statique. Dans le mode de réalisation de la , l’aube 301 est connectée au support 304 via son pied, de sorte que l’aube s’étende globalement dans un plan perpendiculaire au support (le pied de l’aube est orienté selon l’axe Z et la pale s’étend substantiellement selon l’axe X). Bien entendu, d’autres configurations sont possibles.
Un canon 305 est positionné face à l’aube 301, dans le plan (XZ) à une distance prédéterminée de celle-ci. Le canon 305 est destiné à lancer un projectile 306 vers l’aube 301, de sorte que le projectile 306 entre en contact avec l’aube sur la face intrados de celle-ci. Le projectile 306 peut être par exemple un volume prédéfini (par exemple un cylindre) constitué de gélatine ou d’un autre matériau, ou tout autre objet visant à reproduire de manière la plus fidèle un impact d’un oiseau vivant sur un moteur en vol. Les paramètres de tir peuvent être déterminés selon le procédé décrit en référence à la Figure 1, et peuvent notamment comprendre : la masse du projectile 306, la vitesse de tir du projectile, la hauteur de tir et l’angle d’incidence de tir .