FR3071060A1 - PIEZOELECTRIC TRANSDUCER SYSTEM FOR THE DETECTION OF DAMAGE AFFECTING A PROPELLER HUB - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moyeu (24) d'hélice (12, 14) propulsive ou de soufflante non carénée de turbomachine, comportant une paroi (26) sensiblement annulaire d'axe A et comprenant des moyens (28) de montage de pales (20, 22) de ladite hélice (12, 14) répartis angulairement de manière régulière autour dudit axe A, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une paire de transducteurs piézo-électriques (36, 37), émetteur (37) et récepteur (36), s'étendant sur au moins une partie de la paroi (26) du moyeu (24), chaque récepteur (36) fournissant une réponse de la paroi à une sollicitation de l'émetteur (37), dans une zone (Z) de proximité dudit récepteur (36), - des moyens d'interrogation (40) du récepteur (36) configurés pour délivrer ladite réponse, - des moyens de traitement (42), configurés pour comparer chaque réponse de la paroi (26) fournie par récepteur (36) à une réponse de référence de la paroi dans la zone (Z) de proximité dudit récepteur (36) et pour émettre, en cas de différence entre ces réponses une information (I) représentative d'une crique ou d'une fissure (38), - des moyens d'émission sans fil (46), reliés auxdits moyens de traitement (42), qui sont configurés pour émettre un signal contenant ladite information (I).The invention relates to a hub (24) for a propeller (12, 14) or a non-ducted turbomachine fan, comprising a substantially annular wall (26) of axis A and comprising blade mounting means (28) ( 20, 22) of said helix (12, 14) distributed angularly in a regular manner about said axis A, characterized in that it comprises: - at least one pair of piezoelectric transducers (36, 37), transmitter (37) and receiver (36), extending over at least a portion of the wall (26) of the hub (24), each receiver (36) providing a response of the wall to a solicitation of the transmitter (37), in a proximity zone (Z) of said receiver (36), - interrogation means (40) of the receiver (36) configured to deliver said response, - processing means (42), configured to compare each response of the wall ( 26) provided by receiver (36) to a wall reference response in the proximity zone (Z) of said receiver (36). ) and to emit, in the event of a difference between these responses, information (I) representative of a crack or crack (38), - wireless transmission means (46), connected to said processing means (42); ), which are configured to output a signal containing said information (I).
Description
Système à transducteurs piézoélectriques pour la détection des avaries affectant un moyeu d'hélicePiezoelectric transducer system for detecting damage to a propeller hub
Domaine technique de l’invention:Technical field of the invention:
La présente invention concerne un système de détection des avaries affectant un moyeu d’hélice à pales à calage variable pour une turbomachine du type à soufflante non carénée ou une turbomachine du type à hélice telle qu'un turbopropulseur, et un procédé de surveillance mettant en œuvre ce système de détection et permettant le suivi opérationnel d’un aéronef afin de déclencher, si nécessaire, une opération de maintenance.The present invention relates to a damage detection system affecting a propeller hub with variable pitch blades for a turbomachine of the blower type or a propeller type turbomachine such as a turboprop, and a monitoring method using implements this detection system and allows operational monitoring of an aircraft in order to trigger, if necessary, a maintenance operation.
État de l’art :State of the art :
Une turbomachine de ce type comprend typiquement une hélice externe ou deux hélices externes coaxiales et contrarotatives, qui sont entraînées en rotation par une turbine de la turbomachine, et qui s’étendent sensiblement radialement à l’extérieur de la nacelle de cette turbomachine.A turbomachine of this type typically comprises an external propeller or two coaxial and contra-rotating external propellers, which are rotated by a turbine of the turbomachine, and which extend substantially radially outside the nacelle of this turbomachine.
Chaque hélice comprend usuellement un moyeu de support de ses pales, qui présente généralement une forme globale annulaire. Ce moyeu est concentrique à l’axe longitudinal de la turbomachine et il comporte une paroi sensiblement annulaire comportant des moyens de montage de pales de ladite hélice répartis angulairement de manière régulière autour de la direction axiale. Ces moyens de montage peuvent être constitués de logements recevant des paliers de guidage en rotation des pivots assurant le maintien des pales, ces logements étant formés dans des ouvertures du moyeu, ou des cheminées d’orientation radiale qui s’étendent à partir de la paroi annulaire du moyeu, et recevant des paliers de guidage en rotation des pieds de pales.Each propeller usually comprises a hub for supporting its blades, which generally has an overall annular shape. This hub is concentric with the longitudinal axis of the turbomachine and it has a substantially annular wall comprising means for mounting the blades of said propeller angularly distributed in a regular manner around the axial direction. These mounting means may consist of housings receiving bearings for guiding the pivots in rotation ensuring the maintenance of the blades, these housings being formed in openings of the hub, or chimneys of radial orientation which extend from the wall. annular of the hub, and receiving rotational guide bearings of the blade feet.
Un moyen d'accouplement relie par ailleurs le moyeu à un élément de rotor de turbine de la turbomachine pour assurer son entraînement.A coupling means also connects the hub to a turbine rotor element of the turbomachine to ensure its drive.
Les pales peuvent tourner dans les logements et sont pour cela entraînées en rotation autour de leurs axes respectifs par des moyens appropriés de façon à régler le calage angulaire des pales, de façon à optimiser ce calage en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine.The blades can rotate in the housings and are therefore rotated around their respective axes by appropriate means so as to adjust the angular setting of the blades, so as to optimize this setting as a function of the operating conditions of the turbomachine.
En fonctionnement, les pièces tournantes de la turbomachine, et notamment le moyeu et les pales de l’hélice, sont soumises, à des degrés divers, à des contraintes importantes, qu’elles soient d’ordre mécanique, thermique, aérodynamique, etc. En particulier, les ouvertures ou les cheminées dont les logements reçoivent les pieds de pales tendent à se déformer sous les efforts importants qui s’exercent au niveau des pieds des pales. Ces contraintes soumettent non seulement les zones du moyeu voisines des pieds des pales à des phénomènes d’usure par fatigue, mais sollicitent également le reste du moyeu, dans lequel les sollicitations de fatigue se transmettent.In operation, the rotating parts of the turbomachine, and in particular the hub and the propeller blades, are subjected, to varying degrees, to significant stresses, whether mechanical, thermal, aerodynamic, etc. In particular, the openings or chimneys in which the housings receive the feet of the blades tend to deform under the significant forces which are exerted at the feet of the blades. These stresses not only subject the areas of the hub near the feet of the blades to fatigue wear phenomena, but also stress the rest of the hub, in which the fatigue stresses are transmitted.
Par ailleurs, le moyeu peut faire l’objet de chocs au cours de son fonctionnement, par exemple lors des opérations de maintenance.In addition, the hub may be subject to impacts during its operation, for example during maintenance operations.
Ces différentes sollicitations peuvent conduire à l'apparition de criques et/ou de fissures dans le moyeu.These different stresses can lead to the appearance of cracks and / or cracks in the hub.
Par fissure, on entend une fente d'origine accidentelle survenant dans toute l'épaisseur du matériau du moyeu. Par crique, on entend une fente d'origine accidentelle survenant en surface du matériau du moyeu mais ne se propageant pas dans toute son épaisseur.By crack is meant a slot of accidental origin occurring throughout the thickness of the hub material. By crack is meant a slot of accidental origin occurring on the surface of the hub material but not propagating throughout its thickness.
En particulier, les criques ou les fissures peuvent se propager jusqu'aux ouvertures ou aux cheminées recevant les pieds des pales, et provoquer une dégradation de ces logements ou cheminées de sorte qu'ils ne sont plus à même d'assurer le maintien des pieds des pales.In particular, cracks or cracks can spread to openings or chimneys receiving the feet of the blades, and cause degradation of these housings or chimneys so that they are no longer able to maintain the feet blades.
Un tel événement doit absolument être évité, car toute perte du maintien des pieds des pales entraîne à terme une éjection des pales correspondantes. Outre la perte de capacité motrice et les risques importants de détérioration de la turbomachine qui en résultent, une perte de pale constitue un évènement dangereux.Such an event must absolutely be avoided, since any loss of support for the feet of the blades eventually leads to ejection of the corresponding blades. In addition to the loss of motor capacity and the significant risks of deterioration of the turbomachine which result therefrom, a loss of blade constitutes a dangerous event.
Pour remédier à cet inconvénient, il est possible de renforcer les moyeux de manière à proposer des chemins d'efforts redondants permettant de garantir le maintien des pivots dans leurs logements même en cas de fissuration d'une partie des logements des cheminées de pieds de pales. Toutefois, une telle conception est particulièrement pénalisante en termes de masse, puisqu'elle implique d'augmenter la masse de la matière mise en œuvre dans la fabrication du moyeu. Une telle conception a donc également pour conséquence d'augmenter la consommation de carburant de l’avion considéré.To overcome this drawback, it is possible to reinforce the hubs so as to provide redundant force paths making it possible to guarantee the maintenance of the pivots in their housings even in the event of cracking of a part of the housings of the chimneys of the blade feet . However, such a design is particularly penalizing in terms of mass, since it involves increasing the mass of the material used in the manufacture of the hub. Such a design therefore also has the consequence of increasing the fuel consumption of the aircraft in question.
Une autre solution consiste à effectuer une surveillance de l'état du moyeu de manière continue au cours de son fonctionnement entre deux opérations de maintenance, de manière à pouvoir diagnostiquer au plus tôt toute amorce de fissuration de la paroi du moyeu ou des ouvertures et/ou cheminées de pieds de pales afin d'éviter une dégradation du moyeu pendant son fonctionnement. Une telle surveillance doit surtout permettre d'effectuer un diagnostic quant à la durée avant maintenance impérative du moyeu afin de permettre d'estimer, en cas de détection d'une avarie survenant au moyeu, si l'aéronef peut finir son vol et éventuellement entreprendre d'autres vols avant qu'une opération de maintenance ne soit déclenchée, ou si il doit, tout en maintenant des conditions de sécurité optimales, se diriger vers l'aéroport le plus proche afin de subir une opération de maintenance anticipée.Another solution consists in monitoring the state of the hub continuously during its operation between two maintenance operations, so as to be able to diagnose as soon as possible any initiation of cracking of the wall of the hub or of the openings and / or chimneys at the feet of the blades in order to avoid degradation of the hub during its operation. Above all, such monitoring must make it possible to make a diagnosis as to the duration before imperative maintenance of the hub in order to make it possible to estimate, in the event of detection of damage occurring to the hub, whether the aircraft can finish its flight and possibly undertake other flights before a maintenance operation is triggered, or if it must, while maintaining optimum safety conditions, go to the nearest airport in order to undergo an anticipated maintenance operation.
Plusieurs méthodes de contrôle de l'intégrité d'un composant en temps réel sont connues de l'état de la technique, en particulier, les méthodes visuelles ou d'imagerie.Several methods of checking the integrity of a component in real time are known from the state of the art, in particular, visual or imaging methods.
Lorsqu'il s'agit de disposer les capteurs sur une pièce ayant des formes complexes et, qui de plus est en mouvement, se pose le problème du nombre de capteurs à disposer sur cette pièce, du traitement des informations émises par ces capteurs, et de la réception de ces informations.When it is a question of placing the sensors on a part having complex shapes and which, moreover, is in motion, the problem arises of the number of sensors to be placed on this part, of the processing of the information transmitted by these sensors, and upon receipt of this information.
En particulier, une pièce ayant des formes complexes telles qu'un moyeu de turbopropulseur nécessite une couverture de capteurs qui est adaptée à sa surface, et en particulier un placement des capteurs autour des ouvertures et/ou des cheminées recevant les pivots d'articulation des pales aussi bien que dans des parties intermédiaires du moyeu, afin d'assurer un diagnostic global fiable de l'état du moyeu.In particular, a part having complex shapes such as a turboprop hub requires a sensor cover which is adapted to its surface, and in particular a placement of the sensors around the openings and / or chimneys receiving the articulation pivots of the blades as well as in intermediate parts of the hub, in order to ensure a reliable overall diagnosis of the state of the hub.
Les capteurs conventionnels électriques de type jauge d’extensométrie nécessitent, pour disposer d’une couverture satisfaisante du moyeu, de couvrir l’intégralité de la surface du moyeu de capteurs. De ce fait, le grand nombre de points d’implantation des capteurs pose le problème du branchement de ceux-ci.Conventional electrical sensors of the strain gauge type require, to have satisfactory coverage of the hub, to cover the entire surface of the sensor hub. As a result, the large number of sensor installation points poses the problem of connecting them.
En effet, il est difficilement envisageable d'implanter sur une pièce en mouvement tel qu'un moyeu de turbomachine un grand nombre de capteurs électriques, notamment dans le cas d'un moteur de série, car la multiplicité des branchements qui seraient alors nécessaires impliquerait des contraintes d'intégration de ces branchements et capteurs, et imposerait de plus des contraintes importantes de maintenance afin d'éviter les dysfonctionnements de ces capteurs. En outre, un moyeu de turbomachine étant une pièce externe particulièrement exposée à des conditions d'utilisation sévères, notamment en terme de température et d'humidité, il est souhaitable de limiter le nombre de branchements.Indeed, it is difficult to envisage installing a large number of electrical sensors on a moving part such as a turbomachine hub, in particular in the case of a series engine, since the multiplicity of connections which would then be necessary would imply constraints of integration of these connections and sensors, and would also impose significant maintenance constraints in order to avoid malfunctions of these sensors. In addition, a turbomachine hub being an external part particularly exposed to severe conditions of use, in particular in terms of temperature and humidity, it is desirable to limit the number of connections.
Exposé de l’invention :Statement of the invention:
L'invention propose de remédier à ces inconvénients en utilisant des capteurs électriques de type piézoélectrique qui permettent de surveiller une surface supérieure à celle des capteurs électriques de type jauge d’extensométrie, afin d'éviter une multiplication des raccordements. L’invention propose par conséquent un moyeu instrumenté avec de tels capteurs.The invention proposes to overcome these drawbacks by using electrical sensors of the piezoelectric type which make it possible to monitor a surface larger than that of the electrical sensors of the strain gauge type, in order to avoid a multiplication of the connections. The invention therefore provides an instrumented hub with such sensors.
Dans ce but, l'invention propose plus particulièrement un moyeu d'hélice propulsive ou de soufflante non carénée de turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant une paroi sensiblement annulaire d'axe A et comprenant des moyens de montage de pales de ladite hélice répartis angulairement de manière régulière autour dudit axe A, caractérisé en ce qu’il comporte :To this end, the invention more particularly proposes a propeller or non-shrouded fan hub of a turbomachine, in particular of an aircraft, comprising a substantially annular wall of axis A and comprising means for mounting the blades of said propeller. distributed angularly in a regular manner around said axis A, characterized in that it comprises:
- au moins une paire de transducteurs piézoélectriques, émetteur et récepteur, s’étendant sur au moins une partie de la paroi du moyeu, chaque transducteur récepteur étant configuré pour fournir une réponse de la paroi à une sollicitation d’un transducteur émetteur, dans une zone de proximité dudit transducteur récepteur,- at least one pair of piezoelectric transducers, transmitter and receiver, extending over at least part of the wall of the hub, each receiver transducer being configured to provide a response from the wall to a stress from a transmitter transducer, in a proximity zone of said receiving transducer,
- des moyens d’interrogation de l’au moins un transducteur récepteur piézoélectrique, configurés pour délivrer ladite réponse,- means for interrogating the at least one piezoelectric receiver transducer, configured to deliver said response,
- des moyens de traitement, configurés pour comparer chaque réponse de la paroi fournie par ledit transducteur récepteur à une réponse de référence de la paroi dans la zone de proximité dudit transducteur récepteur et pour émettre, en cas de différence entre ladite réponse fournie et ladite réponse de référence, une information représentative de la présence d’une crique ou d’une fissure,- processing means, configured to compare each response of the wall supplied by said receiver transducer with a reference response of the wall in the region of proximity of said receiver transducer and to transmit, in the event of a difference between said response provided and said response reference, information representative of the presence of a crack or a crack,
- des moyens d’émission sans fil, reliés auxdits moyens de traitement, qui sont configurés pour émettre un signal contenant ladite information.- wireless transmission means, connected to said processing means, which are configured to transmit a signal containing said information.
Selon d’autres caractéristiques du moyeu :According to other characteristics of the hub:
- les moyens d’interrogation, les moyens de traitement, et les moyens d’émission sans fil, sont portés par ladite paroi,- the interrogation means, the processing means, and the wireless transmission means, are carried by said wall,
- les moyens de montage des pales comportent une série de logements radiaux débouchant dans ladite paroi du moyeu et répartis angulairement de manière régulière autour de l’axe A, qui sont configurés pour recevoir des pivots assurant le maintien de pales de ladite hélice, et en moins un transducteur émetteur et un premier transducteur récepteur sont agencés de part et d’autre de chaque logement, chaque transducteur émetteur et/ou premier transducteur récepteur étant agencé entre deux logements consécutifs,the means for mounting the blades comprise a series of radial housings opening into said wall of the hub and distributed angularly in a regular manner around the axis A, which are configured to receive pivots ensuring the maintenance of the blades of said propeller, and in at least one transmitting transducer and a first receiving transducer are arranged on either side of each housing, each transmitting transducer and / or first receiving transducer being arranged between two consecutive housings,
- les moyens de montage des pales comportent une série de cheminées radiales réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe A et s’étendant à partir de la paroi du moyeu, au moins un transducteur émetteur et un premier transducteur récepteur sont agencés de part et d’autre de chaque cheminée, chaque transducteur émetteur et/ou premier transducteur récepteur étant agencé entre deux cheminées consécutives, et au moins un deuxième transducteur récepteur est agencé sur chaque cheminée,the blades mounting means comprise a series of radial chimneys distributed angularly in a regular manner around the axis A and extending from the wall of the hub, at least one transmitting transducer and a first receiving transducer are arranged on the side and on the other side of each chimney, each transmitting transducer and / or first receiving transducer being arranged between two consecutive chimneys, and at least one second receiving transducer is arranged on each chimney,
- le moyeu comporte des paires de transducteurs piézo-électriques agencés respectivement sur une surface interne de la paroi et une surface externe de la paroi,the hub comprises pairs of piezoelectric transducers arranged respectively on an internal surface of the wall and an external surface of the wall,
- la réponse de référence d’une zone de proximité déterminée est la réponse de la même zone du moyeu à une date antérieure à laquelle ladite zone a été considérée comme présentant une réponse normale,- the reference response of a determined proximity zone is the response of the same zone of the hub at a date prior to which said zone was considered to have a normal response,
- la réponse de référence d’une zone de proximité déterminée est la réponse d'au moins une autre zone du moyeu mesurée en même temps que ladite réponse de ladite zone déterminée,- the reference response of a determined proximity zone is the response of at least one other zone of the hub measured at the same time as said response of said determined zone,
L’invention concerne aussi un système de détection de l’apparition de criques et/ou de fissures dans un moyeu d’hélice ou soufflante non carénée selon l'une des revendications précédentes, ladite détection étant effectuée au cours de la rotation dudit moyeu, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de réception sans fil dudit signal qui sont distants du moyeu.The invention also relates to a system for detecting the appearance of cracks and / or cracks in a non-shrouded propeller or blower hub according to one of the preceding claims, said detection being carried out during the rotation of said hub, characterized in that it comprises means for wireless reception of said signal which are distant from the hub.
Selon une autre caractéristique du système de détection, les moyens de réception comportent au moins une base de données comportant au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé d’au moins une information de crique et/ou de fissure, ledit niveau étant spécifiquement associé à un opérateur dédié, et des moyens d'alerte configurés pour alerter ledit opérateur dédié en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par l’au moins une information représentative de crique ou de fissure.According to another characteristic of the detection system, the reception means comprise at least one database comprising at least one alert threshold associated with a determined level of at least one crack and / or crack information, said level being specifically associated with a dedicated operator, and alert means configured to alert said dedicated operator in response to exceeding said alert threshold by at least one piece of information representative of a crack or crack.
L’invention concerne enfin un procédé de surveillance d’un aéronef mettant en œuvre un système de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'opérateur dédié est un technicien au sol et en ce que le procédé comporte au moins successivement :Finally, the invention relates to a method for monitoring an aircraft implementing a detection system according to the preceding claim, characterized in that the dedicated operator is a technician on the ground and in that the method comprises at least successively:
- une étape au cours de laquelle, la turbomachine fonctionnant et son moyeu étant tournant, le système de détection alerte ledit technicien au sol du dépassement d’au moins un seuil d’alerte spécifiquement associé audit technicien au sol ;a step during which, the turbomachine operating and its hub being rotating, the detection system alerts said ground technician to the crossing of at least one alert threshold specifically associated with said ground technician;
- une étape au cours de laquelle, après un retour au sol de l’aéronef, ledit technicien au sol confirme ou infirme la présence de la crique et/ou de la fissure sur le moyeu, afin d'initier éventuellement une opération de maintenance dudit moyeu.a step during which, after a return to the ground of the aircraft, said ground technician confirms or invalidates the presence of the crack and / or the crack on the hub, in order to possibly initiate a maintenance operation of said hub.
Brève description des figures :Brief description of the figures:
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :The present invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description of a nonlimiting example which follows, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue en perspective d'une turbomachine comportant des hélices contrarotatives ;- Figure 1 is a perspective view of a turbomachine having counter-rotating propellers;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premier type de moyeu pour une hélice de turbomachine ;- Figure 2 is a schematic perspective view of a first type of hub for a turbomachine propeller;
- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un second type de moyeu pour une hélice de turbomachine ;- Figure 3 is a schematic perspective view of a second type of hub for a turbomachine propeller;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine d’un premier type ;- Figure 4 is a schematic perspective view of a turbomachine of a first type;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine d’un second type ;- Figure 5 is a schematic perspective view of a turbomachine of a second type;
- la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine équipée d’un système de détection selon l'invention ;- Figure 6 is a schematic perspective view of a turbomachine equipped with a detection system according to the invention;
- la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un moyeu selon l'invention ;- Figure 7 is a schematic perspective view of a first embodiment of a hub according to the invention;
- la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation d'un moyeu selon l'invention ;- Figure 8 is a schematic perspective view of a second embodiment of a hub according to the invention;
- la figure 9 est une vue schématique du placement de zones de proximité de transducteurs récepteurs et de zones de références pour le premier mode de réalisation du moyeu selon l’invention ;- Figure 9 is a schematic view of the placement of proximity zones of receiver transducers and reference zones for the first embodiment of the hub according to the invention;
- la figure 10 est une vue schématique d'ensemble d'un système de détection selon l'invention ;- Figure 10 is a schematic overview of a detection system according to the invention;
- la figure 11 est une vue schématique représentant les étapes d'un procédé de détection selon l'invention.- Figure 11 is a schematic view showing the steps of a detection method according to the invention.
Description d’un mode de réalisation :Description of an embodiment:
On a représenté à la figure 1 un moteur constitué d'une turbomachine 10 à hélices motrices propulsives connue de l'état de la technique. De manière connue, une telle turbomachine 10 comporte deux soufflantes ou hélices 12, 14 non carénées et contrarotatives. Pour cette raison, cette turbomachine 10 est connue sous la dénomination anglo-saxonne de « open rotor ». L'invention n'est toutefois pas limitée à ce type de turbomachine et trouve aussi à s'appliquer à tout type de turbomachine à hélice(s), qu'il s'agisse d'une turbomachine à soufflante non carénée ou d'un turbopropulseur, que le moteur soit en configuration propulsive ou tractrice.FIG. 1 shows an engine consisting of a turbomachine 10 with propelling propellers known from the state of the art. In known manner, such a turbomachine 10 comprises two blowers or propellers 12, 14 which are not faired and contra-rotating. For this reason, this turbomachine 10 is known by the Anglo-Saxon name of "open rotor". The invention is however not limited to this type of turbomachine and is also applicable to any type of turbomachine with propeller (s), whether it is a turbomachine with a non-faired fan or a turboprop, whether the engine is in propulsion or towing configuration.
Dans l'exemple qui a été représenté à la figure 1, la turbomachine 10 comporte pour l'essentiel une nacelle fixe 16 qui reçoit un moteur à turbine à gaz, dont on aperçoit une tuyère 18 et autour duquel sont montées tournantes les hélices 12, 14 de manière contrarotative.In the example which has been represented in FIG. 1, the turbomachine 10 essentially comprises a fixed nacelle 16 which receives a gas turbine engine, of which there is a nozzle 18 and around which the propellers 12 are mounted to rotate, 14 counter-rotating.
Chaque hélice 12, 14 comporte des pales correspondantes 20, 22 qui sont montées sur un moyeu 24 (non visible sur la figure 1).Each propeller 12, 14 has corresponding blades 20, 22 which are mounted on a hub 24 (not visible in Figure 1).
Comme l'illustrent les figures 2 et 3, le moyeu 24 comporte une paroi 26 sensiblement annulaire d'axe A et des moyens de montage 28 des pales 20 ou 22 de ladite hélice 12 ou 14 qui sont répartis angulairement de manière régulière autour dudit axe A.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the hub 24 has a substantially annular wall 26 of axis A and mounting means 28 for the blades 20 or 22 of said propeller 12 or 14 which are angularly distributed regularly around said axis AT.
Selon les modes de réalisation des hélices 12 14, le moyeu 24 peut prendre diverses configurations. Selon un premier mode de réalisation du moyeu 24 qui a été représenté à la figure 2, celui-ci est destiné à une turbomachine 10 comportant des pales 20, 22 qui s'étendent directement à partir de la paroi 26 du moyeu 24. À cet effet, les moyens de montage 28 des pales 20, 22 comportent des ouvertures 30 réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe A du moyeu 24. Les ouvertures 30 sont notamment destinées à former des logements cylindriques radiaux aptes à recevoir des paliers (non visibles sur la figure 2) permettant la rotation des pales autour d'axes radiaux R, afin de permettre leur orientation pour contrôler le rendement propulsif de l'hélice 12, 14 associée. Une turbomachine 10 comportant un tel moyeu 24 a été représentée de manière schématique à la figure 4.According to the embodiments of the propellers 12 14, the hub 24 can take various configurations. According to a first embodiment of the hub 24 which has been shown in FIG. 2, it is intended for a turbomachine 10 comprising blades 20, 22 which extend directly from the wall 26 of the hub 24. At this Indeed, the mounting means 28 of the blades 20, 22 have openings 30 distributed angularly in a regular manner around the axis A of the hub 24. The openings 30 are in particular intended to form radial cylindrical housings suitable for receiving bearings (not visible in FIG. 2) allowing the blades to rotate around radial axes R, in order to allow their orientation to control the propulsive efficiency of the associated propeller 12, 14. A turbomachine 10 comprising such a hub 24 has been shown diagrammatically in FIG. 4.
Selon un second mode de réalisation du moyeu 24, dont on a représenté un tronçon angulaire à la figure 3, les moyens de montage 28 des pales comportent des cheminées tubulaires 32 qui s'étendent radialement à partir de la paroi annulaire 26 selon des axes radiaux R et qui sont destinées à délimiter des logements radiaux recevant intérieurement des paliers (non visibles sur la figure 3) permettant la mise en rotation des pales 24. Un tel moyeu 24 est généralement destiné à être entouré par une nacelle tournante 34, cette nacelle entourant l'extrémité des cheminées 32.According to a second embodiment of the hub 24, an angular section of which is shown in FIG. 3, the mounting means 28 of the blades include tubular chimneys 32 which extend radially from the annular wall 26 along radial axes R and which are intended to delimit radial housings internally receiving bearings (not visible in FIG. 3) allowing the blades 24 to rotate. Such a hub 24 is generally intended to be surrounded by a rotating nacelle 34, this nacelle surrounding the end of the chimneys 32.
D'une manière générale, quel que soit le mode de réalisation du moyeu 24, celui-ci peut être entouré par une nacelle tournante, comme cela a été représenté sur les figures 1 et 5.In general, whatever the embodiment of the hub 24, it can be surrounded by a rotating nacelle, as shown in FIGS. 1 and 5.
En fonctionnement, les pièces tournantes de la turbomachine, et notamment les moyeux 24 et les pales 20, 22 des hélices 12, 14, sont soumises, à des degrés divers, à des contraintes importantes, qu’elles soient d’ordre mécanique, thermique, ou aérodynamique. Les ouvertures 30 ou les cheminées 32, qui reçoivent dans leurs logements radiaux les pieds des pales 20, 22, tendent à se déformer sous les efforts importants qui s’exercent au niveau des pieds des pales 20, 22. Ces contraintes soumettent non seulement les zones de la paroi 26 du moyeu 24 qui sont voisines des pieds des pales 20, 22 à des phénomènes d’usure par fatigue, mais également le reste de la paroi 26 du moyeu 24, dans lequel les sollicitations de fatigue se propagent.In operation, the rotating parts of the turbomachine, and in particular the hubs 24 and the blades 20, 22 of the propellers 12, 14, are subjected, to varying degrees, to significant stresses, whether mechanical, thermal , or aerodynamics. The openings 30 or the chimneys 32, which receive the feet of the blades 20, 22 in their radial housings, tend to be deformed under the significant forces exerted at the feet of the blades 20, 22. These constraints not only subject the areas of the wall 26 of the hub 24 which are close to the feet of the blades 20, 22 to fatigue wear phenomena, but also the rest of the wall 26 of the hub 24, in which the fatigue stresses propagate.
En opération, le moyeu 24 peut également faire l'objet de chocs, par exemple lors d’une opération de maintenance.In operation, the hub 24 can also be subjected to impacts, for example during a maintenance operation.
Ces différentes sollicitations peuvent conduire à l'apparition de criques et/ou de fissures dans le moyeu 24. Ces criques ou fissures peuvent se propager jusqu'aux ouvertures 30 ou aux cheminées 32 recevant les pieds des pales, et provoquer une dégradation des ouvertures 30 ou des cheminées 32 de sorte qu'elles ne soient plus à même d'assurer le maintien des pieds des pales 20, 22.These different stresses can lead to the appearance of cracks and / or cracks in the hub 24. These cracks or cracks can propagate up to the openings 30 or the chimneys 32 receiving the feet of the blades, and cause degradation of the openings 30 or chimneys 32 so that they are no longer able to maintain the feet of the blades 20, 22.
La problématique liée aux criques et/ou aux fissures est qu'elles ne sont pas nécessairement aisément détectables lorsque la turbomachine 10 est arrêtée. En effet, c'est principalement lorsque le moyeu 24 tourne et est soumis aux efforts, notamment centrifuges, qu’exercent sur lui les pales 20, 22 en fonctionnement, que les bords des criques ou les fissures s’ouvrent et que ces criques ou fissures seraient les plus facilement décelables, par une inspection visuelle ou par toute autre méthode conventionnelle d'imagerie, alors même que précisément la rotation du moyeu interdit l'usage de ces méthodes. Lorsque la turbomachine 10 est arrêtée, ces criques et/ou fissures, quoique présentes, ne peuvent être aisément décelées. Dans ce contexte, il est difficile de prévoir le temps d'exploitation restant à l'aéronef avant qu'il ne doive être soumis à une opération de maintenance visant à remédier à ces criques ou fissures, ce qui peut perturber son planning de vols.The problem linked to cracks and / or cracks is that they are not necessarily easily detectable when the turbomachine 10 is stopped. Indeed, it is mainly when the hub 24 rotates and is subjected to forces, in particular centrifugal, that the blades 20, 22 exert on it in operation, that the edges of the cracks or the cracks open and that these cracks or cracks would be most easily detectable, by visual inspection or by any other conventional imaging method, even though precisely the rotation of the hub prohibits the use of these methods. When the turbomachine 10 is stopped, these cracks and / or cracks, although present, cannot be easily detected. In this context, it is difficult to predict the operating time remaining on the aircraft before it must be subjected to a maintenance operation aimed at remedying these cracks or cracks, which can disrupt its flight planning.
En outre, le suivi de l'évolution d'une crique ou d'une fissure de vol à vol est contraignant, car un tel suivi implique une communication entre les équipes de maintenance basées sur les différents sites d'atterrissage de l'aéronef avec des horaires différents et implique par conséquent la mise en place de moyens de partage de l'information.In addition, monitoring the evolution of a crack or a flight-in-flight crack is restrictive, since such monitoring involves communication between the maintenance teams based on the various landing sites of the aircraft with different hours and therefore implies the establishment of means for sharing information.
Enfin, ces criques et/ou fissures peuvent survenir en vol et se propager de manière rapide sans avoir été détectées lors d'un examen au sol. Or une crique ou une fissure se propageant sur une pièce critique comme le moyeu 24 pose un problème quant au maintien des pales 20, 22 et il est donc nécessaire de la détecter au plus tôt, sans attendre le retour au sol de l'aéronef et l'arrêt du moteur.Finally, these cracks and / or cracks can occur in flight and spread quickly without having been detected during a ground examination. However, a crack or a crack propagating on a critical part such as the hub 24 poses a problem as to the maintenance of the blades 20, 22 and it is therefore necessary to detect it as soon as possible, without waiting for the aircraft to return to the ground and stopping the engine.
Jusqu'à présent, un moyen pour contourner cette problématique a été de proposer des moyens 28 de montage des pales 20, 22 comportant des chemins d'efforts redondants permettant de garantir le maintien des pieds de ces pales 20, 22 dans les ouvertures 30 ou dans les cheminées 32, même en cas de dégradation de ces ouvertures 30 ou de ces cheminées 32.Until now, one way to get around this problem has been to propose means 28 for mounting the blades 20, 22 comprising redundant force paths making it possible to guarantee the maintenance of the feet of these blades 20, 22 in the openings 30 or in the chimneys 32, even in the event of degradation of these openings 30 or of these chimneys 32.
Cette conception présente l'inconvénient d'augmenter considérablement la masse des moyeux 24, et par conséquent d'augmenter la consommation de carburant de l'aéronef.This design has the drawback of considerably increasing the mass of the hubs 24, and consequently of increasing the fuel consumption of the aircraft.
Une solution consiste à effectuer une surveillance de l'état du moyeu 24 au cours de son fonctionnement entre deux opérations de maintenance, de manière à pouvoir diagnostiquer au plus tôt toute crique ou fissure pouvant conduire à une éventuelle dégradation de la paroi 26 du moyeu 24 ou des logements et/ou cheminées de pieds de pales. Une telle surveillance doit permettre d'effectuer un diagnostic quant à la durée restante avant maintenance impérative du moyeu 24 afin de permettre à l'aéronef, en cas de détection d'une avarie survenant au moyeu 24, ou en cas d'aggravation d'une crique ou d'une fissure, de regagner l'aéroport le plus proche en toute sécurité.One solution consists in monitoring the state of the hub 24 during its operation between two maintenance operations, so as to be able to diagnose any crack or crack as soon as possible that could lead to possible degradation of the wall 26 of the hub 24 or housing and / or chimneys at the foot of the blades. Such monitoring must make it possible to carry out a diagnosis as to the time remaining before imperative maintenance of the hub 24 in order to allow the aircraft, in the event of detection of damage occurring to the hub 24, or in the event of worsening of a crack or crack, to return to the nearest airport safely.
Plusieurs méthodes de contrôle de l'intégrité d'un matériau sont connues de l'état de la technique. En particulier, outre les méthodes visuelles ou d'imagerie conventionnelle comme les méthodes radiographiques, il est connu, par exemple et de manière non exhaustive, de contrôler en temps réel l'intégrité d'une paroi en l'instrumentant à l'aide de capteurs électriques de type jauge d’extensométrie qui sont disposés de manière uniforme sur tous les emplacements stratégiquement sensibles de la paroi. Cette configuration implique donc nécessairement l’usage d’un grand nombre de capteurs. Une telle configuration peut difficilement être appliquée à la paroi 26 d'un moyeu tournant 24, dans la mesure où le grand nombre de capteurs qui seraient nécessaires induiraient nécessairement une multiplication des connexions électriques aux capteurs à la surface de la paroi 26 du moyeu 24, avec ce que cela implique comme contraintes en terme d'intégration dans le moyeu 24 et de maintenance desdites connexions, notamment si l'on considère que le moyeu 24 est une pièce soumise à des contraintes d'utilisations sévères, tels que des contraintes élevées de température et d'humidité, qui impliquent un plan de maintenance soutenu.Several methods for checking the integrity of a material are known from the state of the art. In particular, in addition to visual or conventional imaging methods such as radiographic methods, it is known, for example and in a non-exhaustive manner, to control the integrity of a wall in real time by instrumenting it using electrical sensors of the strain gauge type which are uniformly placed on all the strategically sensitive locations of the wall. This configuration therefore necessarily involves the use of a large number of sensors. Such a configuration can hardly be applied to the wall 26 of a rotating hub 24, insofar as the large number of sensors which would be necessary would necessarily induce a multiplication of the electrical connections to the sensors on the surface of the wall 26 of the hub 24, with what this implies as constraints in terms of integration into the hub 24 and maintenance of said connections, in particular if we consider that the hub 24 is a part subjected to severe usage constraints, such as high stresses of temperature and humidity, which imply a sustained maintenance plan.
En outre, le moyeu 24 étant une pièce rotative, il est compliqué de disposer sur le moyeu 24 l’ensemble du système de détection, et il est donc préférable de le répartir entre le moyeu 24 et la nacelle 16, et d'en relier les sous-ensembles avec un contact électrique tournant.In addition, the hub 24 being a rotating part, it is complicated to have the entire detection system on the hub 24, and it is therefore preferable to distribute it between the hub 24 and the nacelle 16, and to connect it the sub-assemblies with a rotating electrical contact.
Or la mise en place d'au moins un élément de contact électrique tournant entre le moyeu 24 et la nacelle 16 fixe de la turbomachine 10 implique aussi des contraintes fortes d'intégration, la prise en compte des phénomènes d'usure des pièces en contact tournant, et des contraintes accrues de maintenance de ce contact tournant.However, the installation of at least one rotating electrical contact element between the hub 24 and the fixed nacelle 16 of the turbomachine 10 also involves strong integration constraints, taking into account the phenomena of wear of the parts in contact. rotating, and increased maintenance constraints of this rotating contact.
En revanche, une autre possibilité consiste à limiter le nombre de capteurs électriques en utilisant des capteurs susceptibles de couvrir des zones du moyeu plus étendues, tels que des transducteurs récepteurs piézoélectriques.However, another possibility is to limit the number of electrical sensors by using sensors capable of covering larger areas of the hub, such as piezoelectric receiver transducers.
A cet effet, comme l'illustrent les figures 6 à 8, l'invention propose un moyeu 24 d'hélice 12, 14 propulsive du type décrit précédemment caractérisé en ce qu’il comporte au moins une paire de transducteurs piézoélectriques, à savoir respectivement au moins un transducteur récepteur 36 et au moins un transducteur émetteur 37 qui s’étendent sur au moins une partie de la paroi 26 du moyeu 24, chaque transducteur récepteur 36 étant configuré pour fournir une réponse de la paroi 26 à une sollicitation d’un transducteur émetteur 37, dans une zone Z de proximité dudit transducteur récepteur 36. Sur les figures 6 à 8, la zone Z a été représentée en traits pointillés.To this end, as illustrated in FIGS. 6 to 8, the invention provides a propeller hub 24, propellant 12 of the type described above characterized in that it comprises at least one pair of piezoelectric transducers, namely respectively at least one receiver transducer 36 and at least one transmitter transducer 37 which extend over at least part of the wall 26 of the hub 24, each receiver transducer 36 being configured to provide a response from the wall 26 to a stress from a transmitter transducer 37, in a zone Z in proximity to said receiver transducer 36. In FIGS. 6 to 8, zone Z has been shown in dotted lines.
Plus particulièrement, le moyeu 24 comporte des moyens d’interrogation 40 de l’au moins un transducteur récepteur piézo-électrique 36, qui sont configurés pour délivrer la réponse de la paroi 26. Ces moyens d’interrogation comportent par exemple une unité 40 qui est reliée aux transducteurs 36, 37, qui pilote chaque transducteur émetteur 37, et qui reçoit les informations de chaque transducteur récepteur 36.More particularly, the hub 24 includes interrogation means 40 for the at least one piezoelectric receiver transducer 36, which are configured to deliver the response from the wall 26. These interrogation means comprise for example a unit 40 which is connected to the transducers 36, 37, which controls each transmitter transducer 37, and which receives the information from each receiver transducer 36.
Le moyeu comporte aussi des moyens de traitement 42 qui sont configurés pour comparer chaque réponse de la paroi 24, fournie par le transducteur récepteur 36 et correspondant à la zone Z de proximité dudit transducteur récepteur 36, à une réponse de référence de la paroi 24 dans la zone Z de proximité et pour émettre, en cas de différence entre cette réponse fournie et cette réponse de référence, une information I représentative de la présence d’une crique ou d’une fissure 38. Les moyens de traitement sont par exemple constitués d’une unité de calcul qui compare le signal émis reçu par le transducteur récepteur 36 à un signal de référence. Tout signal reçu par le transducteur récepteur 36 comportant une réponse qui s’écarte de la réponse de référence est donc symptomatique de la présence d’une crique ou d’une fissure 38.The hub also includes processing means 42 which are configured to compare each response of the wall 24, provided by the receiving transducer 36 and corresponding to the zone Z in proximity to said receiving transducer 36, with a reference response of the wall 24 in the proximity zone Z and in order to emit, in the event of a difference between this response provided and this reference response, information I representative of the presence of a crack or a crack 38. The processing means are for example constituted by a calculation unit which compares the transmitted signal received by the receiver transducer 36 with a reference signal. Any signal received by the receiver transducer 36 comprising a response which deviates from the reference response is therefore symptomatic of the presence of a crack or a crack 38.
Avantageusement, le moyeu 24 comporte des moyens d’émission sans fil 44, reliés auxdits moyens de traitement 42, qui sont configurés pour émettre un signal contenant ladite information I.Advantageously, the hub 24 includes wireless transmission means 44, connected to said processing means 42, which are configured to transmit a signal containing said information I.
Les moyens d’interrogation 40, les moyens de traitement 42 et les moyens d’émission sans fil 42 pourraient être portés par la nacelle 16 de la turbomachine. En ce cas, les moyens d’interrogation 40 pourraient être reliés aux transducteurs 36, 37 par u contact électrique de type tournant. Toutefois, avantageusement, comme on l’a représenté aux figures 6 à 8, les moyens d’interrogation 40, les moyens de traitement 42 et les moyens d’émission sans fil 44 sont portés par ladite paroi 26 du moyeu 24.The interrogation means 40, the processing means 42 and the wireless transmission means 42 could be carried by the nacelle 16 of the turbomachine. In this case, the interrogation means 40 could be connected to the transducers 36, 37 by an electrical contact of the rotating type. However, advantageously, as shown in FIGS. 6 to 8, the interrogation means 40, the processing means 42 and the wireless transmission means 44 are carried by said wall 26 of the hub 24.
Comme on l’a vu à la figure 7, les moyens de montage 28 des pales peuvent comporter une série de logements radiaux 30 débouchant dans la paroi 26 du moyeu 24 et répartis angulairement de manière régulière autour de l’axe A du moyeu 24. Dans ce cas, le moyeu 26 comporte au moins un transducteur émetteur 37 et un premier transducteur récepteur 36 qui sont agencés de part et d’autre de chaque logement 30, angulairement entre les logements 30, c’est-à-dire que chaque transducteur émetteur 37 et/ou chaque premier transducteur récepteur 36 est agencé entre deux logements consécutifs 30. Cette configuration permet de couvrir une zone Z agencée tout autour du logement 30.As seen in FIG. 7, the mounting means 28 of the blades may comprise a series of radial housings 30 opening into the wall 26 of the hub 24 and distributed angularly in a regular manner around the axis A of the hub 24. In this case, the hub 26 comprises at least one transmitting transducer 37 and a first receiving transducer 36 which are arranged on either side of each housing 30, angularly between the housings 30, that is to say that each transducer transmitter 37 and / or each first receiver transducer 36 is arranged between two consecutive housings 30. This configuration makes it possible to cover an area Z arranged all around the housing 30.
Comme on l’a vu à la figure 8, les moyens de montage 28 des pales peuvent comporter une série de cheminées radiales réparties 32 angulairement de manière régulière autour de l’axe A et s’étendant à partir de la paroi 26 du moyeu 24. Dans ce cas, similairement au cas précédent, au moins un transducteur émetteur 37 et un premier transducteur récepteur 36 sont agencés de part et d’autre de chaque cheminée 32, chaque transducteur émetteur 37 et/ou premier transducteur récepteur 36 étant agencé entre deux cheminées consécutives 32. Dans ce cas, similairement au cas précédent, cette configuration permet de couvrir une zone Z agencée tout autour de la cheminée 32.As seen in FIG. 8, the mounting means 28 of the blades can comprise a series of radial chimneys distributed angularly 32 in a regular manner around the axis A and extending from the wall 26 of the hub 24 In this case, similar to the previous case, at least one transmitter transducer 37 and a first receiver transducer 36 are arranged on either side of each chimney 32, each transmitter transducer 37 and / or first receiver transducer 36 being arranged between two consecutive chimneys 32. In this case, similar to the previous case, this configuration makes it possible to cover an area Z arranged all around the chimney 32.
Néanmoins, le moyeu 26 pourrait ne pas être affecté, tandis que la cheminée 32 pourrait faire l’objet d’une crique ou d’une fissure. En ce cas, la détection pourrait faillir à détecter la fêlure de la cheminée. On remédie à cet inconvénient en proposant une cheminée 32 réalisée dans un matériau apte à transmettre les ondes émises par le transducteur émetteur 37 et de ce fait le transducteur récepteur 36 pourra détecter une crique ou une fissure dans la cheminée 32. Une autre solution, qui a été représentée à la figure 8 consiste en ce que le moyeu 24 comporte au moins un deuxième transducteur récepteur 36 agencé sur chaque cheminée 32.However, the hub 26 may not be affected, while the chimney 32 may be cracked or cracked. In this case, the detection could fail to detect the crack in the chimney. This drawback is remedied by proposing a chimney 32 made of a material capable of transmitting the waves emitted by the transmitter transducer 37 and therefore the receiver transducer 36 can detect a crack or a crack in the chimney 32. Another solution, which has been shown in FIG. 8 consists in that the hub 24 comprises at least one second receiving transducer 36 arranged on each chimney 32.
Selon le type de transducteur émetteur 37 ou récepteur 36, la propagation des ondes au sein du matériau du moyeu 24 peut être différente. Ainsi, par exemple, un transducteur générateur 37 d’ondes de Lamb produira des ondes qui ne se propageront qu’en surface du moyeu.Depending on the type of transmitter transducer 37 or receiver 36, the propagation of the waves within the material of the hub 24 may be different. So, for example, a Lamb wave transducer 37 will produce waves that will only propagate on the surface of the hub.
La configuration représentée aux figures 7 et 8 représente le cas de figure le plus simple pour lequel les ondes se propagent dans toute l’épaisseur du moyeu 24. Les transducteurs sont donc tous agencés d’un seul côté de la paroi 26, par exemple sur la surface externe 26b.The configuration shown in FIGS. 7 and 8 represents the simplest scenario for which the waves propagate throughout the thickness of the hub 24. The transducers are therefore all arranged on one side of the wall 26, for example on the outer surface 26b.
Selon une autre variante (non représentée) le moyeu 24 comporte des paires de transducteurs piézo-électriques agencés respectivement sur une surface interne 26a de la paroi 24 et sur la surface externe 26b de la paroi 24. Il peut s’agir d’un transducteur émetteur 37 et d’un transducteur récepteur 36 agencés sensiblement l’un en vis-à-vis de l’autre, ou de deux transducteurs récepteurs 36 agencés sensiblement l’un en vis-à-vis de l’autre, les transducteurs émetteurs 37 correspondants étant agencés à distance. Selon cette conformation, les transducteurs récepteurs 36 peuvent recevoir les ondes de surface se propageant des deux côtés de l’épaisseur de la paroi 26 du moyeu 24.According to another variant (not shown) the hub 24 comprises pairs of piezoelectric transducers arranged respectively on an internal surface 26a of the wall 24 and on the external surface 26b of the wall 24. It may be a transducer transmitter 37 and a receiver transducer 36 arranged substantially one opposite the other, or two receiver transducers 36 arranged substantially one opposite the other, the transmitter transducers 37 correspondents being arranged remotely. According to this configuration, the receiving transducers 36 can receive surface waves propagating on both sides of the thickness of the wall 26 of the hub 24.
Comme on l’a vu, le moyen de traitement 42 du moyeu 24 permet de caractériser la présence d’une crique ou d’une fissure 38 par comparaison de la réponse fournie par le transducteur récepteur 36 et la réponse de référence dans la zone de proximité dudit transducteur récepteur 36.As we have seen, the processing means 42 of the hub 24 makes it possible to characterize the presence of a crack or a crack 38 by comparison of the response provided by the receiving transducer 36 and the reference response in the area of proximity of said receiver transducer 36.
Plusieurs types de réponse de référence peuvent être envisagés. Par exemple, comme l’illustre la figure 9, selon une première possibilité, la réponse de référence d’une zone Z de proximité déterminée Z peut être la réponse de la même zone Z du moyeu 26 à une date antérieure à laquelle ladite zone a été considérée comme présentant une réponse normale. La réponse de la même zone Z du moyeu 24 à une date antérieure peut être acquise initialement lors de la mise en service de la turbomachine 10, mais elle peut aussi faire partie d’une base de données du constructeur recensant les réponses de toutes les réponses de références pour toutes les zones d’un moyeu 24 d’un type déterminé. Cette solution présuppose donc l’établissement d’une cartographie standard du moyeu et la caractérisation préalable des réponses de chacune de ces zones de référence Z pour ce type de moyeu 24.Several types of reference response can be envisaged. For example, as illustrated in FIG. 9, according to a first possibility, the reference response of a zone Z of determined proximity Z can be the response of the same zone Z of the hub 26 at a date prior to which said zone has was considered to have a normal response. The response of the same zone Z of the hub 24 at an earlier date can be acquired initially when the turbomachine 10 is put into service, but it can also be part of a manufacturer's database listing the responses of all the responses. of references for all the zones of a hub 24 of a determined type. This solution therefore presupposes the establishment of a standard mapping of the hub and the prior characterization of the responses of each of these reference zones Z for this type of hub 24.
Selon une seconde possibilité, la réponse de référence d’une zone Z de proximité déterminée peut être la réponse d'au moins une autre zone Z’ ou Z” du moyeu mesurée en même temps que ladite réponse de ladite zone Z déterminée.According to a second possibility, the reference response of a zone Z of determined proximity may be the response of at least one other zone Z ’or Z ″ of the hub measured at the same time as said response of said zone Z determined.
L’instrumentation du moyeu 24 permet de l’intégrer à un système de détection 46 tel que représenté à la figure 6, destiné à détecter de l’apparition de criques et/ou de fissures 38 dans un moyeu 24 d’hélice ou soufflante non carénée. Ce système 46 permet de détecter l’apparition de criques au cours de la rotation du moyeu 24. A cet effet, le système 46 comporte des moyens de réception sans fil 48, 48’ dudit signal qui sont distants du moyeu 24.The instrumentation of the hub 24 makes it possible to integrate it into a detection system 46 as shown in FIG. 6, intended to detect the appearance of cracks and / or cracks 38 in a hub 24 of a propeller or blower not keeled. This system 46 makes it possible to detect the appearance of cracks during the rotation of the hub 24. For this purpose, the system 46 comprises means for wireless reception 48, 48 ’of said signal which are distant from the hub 24.
Les moyens de réception 48, 48’ du signal contenant l’information I sont reliés aux moyens d’émission 44 par une liaison sans fil, de préférence une liaison radio. Cette configuration permet de simplifier considérablement la transmission du signal contenant l’information I.The reception means 48, 48 ’of the signal containing the information I are connected to the transmission means 44 by a wireless link, preferably a radio link. This configuration considerably simplifies the transmission of the signal containing information I.
Sur la figure 6, on a représenté deux possibilité de positionnement des moyens de réception, c’est-à-dire des moyens de réception 48 portés par la nacelle 16 de la turbomachine 10, ou au contraire des moyens de réception 48’ distants de celle-ci.FIG. 6 shows two possibilities for positioning the reception means, that is to say reception means 48 carried by the nacelle 16 of the turbomachine 10, or on the contrary reception means 48 'distant from it.
Il sera compris que cette configuration n’est pas limitative de l’invention. En particulier, les moyens de réception 48 pourraient être agencés dans l’aéronef qui est équipé de la turbomachine 10, mais à un autre emplacement, par exemple dans un poste de pilotage de cet aéronef, l’information I étant alors par exemple dédiée à un pilote de l’aéronef.It will be understood that this configuration is not limiting of the invention. In particular, the reception means 48 could be arranged in the aircraft which is equipped with the turbomachine 10, but at another location, for example in a cockpit of this aircraft, the information I then being for example dedicated to an aircraft pilot.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, le système 46 de détection permet de relayer la troisième information I à grande distance. A cet effet, les moyens de réception 48’ peuvent par exemple être basés au sol et destinés à l’usage d’un technicien au sol.In the preferred embodiment of the invention, the detection system 46 makes it possible to relay the third information item I over a long distance. For this purpose, the reception means 48 ’can for example be based on the ground and intended for the use of a ground technician.
L'invention a ainsi ceci de particulièrement avantageux qu'elle peut permettre également une détection sélective, en ce sens qu'elle peut être adressée sélectivement à différents types d'opérateurs, avec des niveaux d'appréciation de la criticité de l’information de crique ou de fissures dans chaque zone Z, chaque niveau correspondant à un niveau de criticité des criques ou fissures 38 et étant associé spécifiquement au type d'opérateur auquel il est dédié.The invention thus has the particular advantage that it can also allow selective detection, in the sense that it can be addressed selectively to different types of operators, with levels of appreciation of the criticality of the information of crack or crack in each zone Z, each level corresponding to a criticality level of the crack or crack 38 and being specifically associated with the type of operator to which it is dedicated.
A cet effet, chaque moyen de réception 48 ou 48’ comporte au moins une base de données comportant au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé de criticité de la troisième information I, ledit niveau étant spécifiquement associé à un opérateur dédié et des moyens d'alerte configurés pour alerter ledit opérateur dédié en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par ladite troisième information.To this end, each reception means 48 or 48 ′ comprises at least one database comprising at least one alert threshold associated with a determined level of criticality of the third information item I, said level being specifically associated with a dedicated operator and alert means configured to alert said dedicated operator in response to said alert threshold being exceeded by said third information.
La figure 10 illustre un système de détection 46 comportant des deuxièmes moyens de réception 48’ basés au sol, dédiés à un technicien au sol, étant entendu qu’une configuration semblable trouverait à s’appliquer aux premiers moyens de réception 48 embarqués dédiés à un pilote de l’aéronef.FIG. 10 illustrates a detection system 46 comprising second reception means 48 ′ based on the ground, dedicated to a technician on the ground, it being understood that a similar configuration would apply to the first on-board reception means 48 dedicated to a pilot of the aircraft.
Ces moyens de réception 48’ comportent au moins une base de données 50’ qui peut, de manière non limitative de l'invention, comporter au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé de criticité des informations de crique et/ou d’une fissure. Comme l’illustre la figure 10, ce niveau est spécifiquement associé à un technicien au sol 54, et des moyens d'alerte 52 sont configurés pour alerter ce technicien 54 avec une alerte D en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par l’information I.These reception means 48 ′ comprise at least one database 50 ′ which can, without limitation of the invention, include at least one alert threshold associated with a determined level of criticality of the crack information and / or of 'a crack. As illustrated in FIG. 10, this level is specifically associated with a technician on the ground 54, and alert means 52 are configured to alert this technician 54 with an alert D in response to the overshoot of said alert threshold by the information I.
Il sera compris que les moyens de réception 48, qui sont embarqués, pourraient comporter au moins un seuil d’alerte différent associé à un niveau déterminé différent de criticité des informations de crique et/ou d’une fissure, ce seuil étant spécifiquement associé à un pilote de l’aéronef et en ce cas des moyens d'alerte spécifiques seraient configurés pour alerter le pilote du dépassement dudit seuil d’alerte par les informations représentatives de la crique ou fissure, d’une manière analogue à ce qui a été décrit pour les moyens de réception 48’ au sol.It will be understood that the reception means 48, which are on board, could include at least one different alert threshold associated with a different determined level of criticality of the crack and / or crack information, this threshold being specifically associated with a pilot of the aircraft and in this case specific alert means would be configured to alert the pilot of the exceeding of said alert threshold by the information representative of the crack or crack, in a manner analogous to what has been described for reception means 48 'on the ground.
Il sera compris que cette disposition n'est pas limitative et qu'un même seuil d'alerte pourrait être aussi dédié au pilote et au technicien au sol 54.It will be understood that this provision is not limiting and that the same alert threshold could also be dedicated to the pilot and to the ground technician 54.
Avantageusement, le seuil d'alerte dédié au technicien au sol 54 permet de planifier des opérations de maintenance préventive ou curative alors même que l'aéronef est encore en vol.Advantageously, the alert threshold dedicated to the technician on the ground 54 makes it possible to plan preventive or curative maintenance operations even while the aircraft is still in flight.
À cet effet, comme l'illustre la figure 11, les moyens de réception 48’ reçoivent le signal comportant l’information I représentative de la présence de criques ou de fissures. Ces moyens de réception 48’ sont configurés pour être accessibles par un technicien au sol 54.To this end, as illustrated in FIG. 11, the reception means 48 ’receive the signal comprising the information I representative of the presence of cracks or cracks. These reception means 48 ’are configured to be accessible by a technician on the ground 54.
Avantageusement, comme l'illustre la figure 11, cette configuration spécifique permet de surveiller un aéronef équipé d'un tel système de détection 46, et plus particulièrement sa turbomachine 10, selon un procédé particulièrement avantageux.Advantageously, as illustrated in FIG. 11, this specific configuration makes it possible to monitor an aircraft equipped with such a detection system 46, and more particularly its turbomachine 10, according to a particularly advantageous method.
Dans une étape préalable ET1 de ce procédé de surveillance, le système 46 procède à une vérification des transducteurs 36, 37 et du moyen d'interrogation 40 afin de vérifier que les informations I récoltées par les transducteurs récepteurs 36 correspondent bien à une absence totale de crique ou de fissure 38, et dans l'affirmative, le procédé aboutit à une étape ET2 au cours de laquelle aucune alerte n'est émise.In a prior step ET1 of this monitoring method, the system 46 verifies the transducers 36, 37 and the interrogation means 40 in order to verify that the information I collected by the receiver transducers 36 indeed corresponds to a total absence of crack or crack 38, and if so, the method results in a step ET2 during which no alert is issued.
Dans le cas contraire, la présence d'une ou plusieurs criques ou fissures 38 sur le moyeu 24 conduit à une réponse négative quant à la conformité de la ou des informations I, ce qui conduit le procédé à une étape ET3 au cours de laquelle les informations I reçues par les moyens de réception 48’sont traitées dans un algorithme de diagnostic pour les comparer aux seuls d’alertes contenus dans la base de données 50’.Otherwise, the presence of one or more cracks or cracks 38 on the hub 24 leads to a negative response as to the conformity of the information or information I, which leads the method to a step ET3 during which the information I received by the reception means 48 'are processed in a diagnostic algorithm to compare them with the only alerts contained in the database 50'.
Ce diagnostic déclenche, en cas de franchissement d’un seuil d’alerte spécifiquement dédié au technicien au sol 54, l’émission d'une alerte D à l'intention du technicien au cours d’une étape ET5.This diagnosis triggers, in the event of crossing an alert threshold specifically dedicated to the technician on the ground 54, the emission of an alert D intended for the technician during a step ET5.
Puis, en réponse à la réception de cette alerte, le technicien au sol 54 confirme ou infirme la présence de la crique et/ou de la fissure 38 sur le moyeu et sa localisation au cours d'une étape ET6 du procédé de surveillance. Si nécessaire, il initie alors une opération de maintenance du moyeu 24.Then, in response to the reception of this alert, the ground technician 54 confirms or invalidates the presence of the crack and / or the crack 38 on the hub and its location during a step ET6 of the monitoring process. If necessary, it then initiates a maintenance operation of the hub 24.
Avantageusement, le technicien au sol 54 peut avoir la possibilité de comparer la réparation effectuée au niveau d'alerte qui a été reçu au cours de l'étape ET5 afin de vérifier que celui-ci est bien en corrélation avec la réparation effectuée. On peut ainsi prévoir une étape ET7 au cours de laquelle le technicien au sol 54 effectue un retour de cette information dans la base de données 50’ de manière à valider ou amender les seuils contenus dans ladite base de données 50’. Le technicien au sol 54, en ce cas, met donc à jour ledit seuil d’alerte concerné dans la base de détection, en fonction de la pertinence de l’alerte reçue relativement à la déformation de la pale 22 effectivement constatée.Advantageously, the ground technician 54 may have the possibility of comparing the repair carried out to the alert level which was received during step ET5 in order to verify that the latter is indeed correlated with the repair carried out. It is thus possible to provide for a step ET7 during which the ground technician 54 returns this information to the database 50 ’so as to validate or amend the thresholds contained in said database 50’. The ground technician 54, in this case, therefore updates said alert threshold concerned in the detection base, as a function of the relevance of the alert received relative to the deformation of the blade 22 actually observed.
Ainsi, de par sa grande réactivité, le système 46 de détection de criques et/ou de fissures selon l'invention permet contribuer à garantir la sécurité en vol d'une turbomachine 10 équipée d'un moyeu 24, ce moyeu 24 n’étant pas surdimensionné, II permet également d'en programmer la maintenance dès lors que celle-ci s'avère nécessaire.Thus, by its high reactivity, the system 46 for detecting cracks and / or cracks according to the invention makes it possible to contribute to guaranteeing the safety in flight of a turbomachine 10 equipped with a hub 24, this hub 24 not being not oversized, it also makes it possible to schedule maintenance when it proves necessary.
L'invention permet donc une optimisation des coûts de fabrication d'une turbomachine 10 équipée d'un tel système et permet également de réduire la masse de la turbomachine considérée.The invention therefore allows optimization of the manufacturing costs of a turbomachine 10 equipped with such a system and also makes it possible to reduce the mass of the turbomachine considered.
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Patent Citations (2)
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