FR3066273A1 - Systeme a fibre optique pour la detection des avaries affectant un moyeu d'helice - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de détection (44) pour la détection de criques ou de fissures sur un moyeu (24) d'hélice ou soufflante non carénée de turbomachine d'aéronef, 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 fibre optique (36, 37a, 37b), s'étendant sur au moins une partie de la paroi (26) du moyeu (24), qui est configurée pour détecter l'apparition de crique ou fissure (38) se propageant sur ladite paroi (26) de moyeu (24) jusqu'à ladite fibre (36, 37) ; - des moyens d'interrogation (40) laser de ladite fibre (36, 37a, 37b) configurés pour délivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure (38) ; - des premiers moyens d'émission sans fil (42), portés par la ladite paroi (26), et reliés auxdits moyens d'interrogation (40), qui sont configurés pour émettre un signal contenant les informations représentatives de ladite crique ou fissure (38).

Description

Système à fibre optique pour la détection des avaries affectant un moyeu d'hélice

Domaine technique de l’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. État de l’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.

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.

Un moyen d'accouplement relie par ailleurs le moyeu à un élément de rotor de turbine de la turbomachine pour assurer son entraînement.

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.

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.

Par ailleurs, le moyeu peut faire l’objet de chocs au cours de son fonctionnement, par exemple lors des opérations de maintenance.

Ces différentes sollicitations peuvent conduire à l'apparition de criques et/ou de fissures dans le moyeu.

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.

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.

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.

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.

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 rupture du moyeu pendant son fonctionnement. Une telle surveillance doit surtout permettre d'effectuer un diagnostic quant à la durée de vie restante 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.

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.

Lorsqu'il s'agit de disposer les capteurs sur une pièce de formes complexes et, qui 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.

En particulier, une pièce de 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.

Le grand nombre de points d’implantation des capteurs pose le problème du branchement de ceux-ci, en particulier lorsque les capteurs sont des capteurs électriques.

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.

Exposé de l’invention : L'invention propose de remédier à ces inconvénients en utilisant des capteurs optiques fonctionnant en réseau, afin d'éviter une multiplication des raccordements.

Dans ce but, l'invention propose un système de détection de l'apparition de criques ou de fissures sur un moyeu un moyeu d'hélice ou de soufflante non carénée de turbomachine 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 : - au moins une fibre optique, s’étendant sur au moins une partie de la paroi du moyeu, qui est configurée pour détecter l’apparition de toute crique ou fissure se propageant sur ladite paroi de moyeu jusqu’à ladite fibre ; - des moyens d’interrogation laser de ladite fibre configurés pour délivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure ; - des premiers moyens d’émission sans fil, reliés auxdits moyens d’interrogation, qui sont configurés pour émettre un signal contenant les informations représentatives de ladite crique ou fissure.

Selon une première variante de réalisation de ce système, les moyens d’interrogation et les premiers moyens d’émission sans fil sont portés par la ladite paroi.

Selon un seconde variante de réalisation de ce système, les moyens d’interrogation et les premiers moyens d’émission sans fil sont portés par une nacelle de la turbomachine, les moyens d'interrogation étant agencés sur la nacelle à proximité immédiate de l’au moins une fibre optique, et visant ladite fibre.

Selon une autre caractéristique de ce système, ladite fibre optique comprend au moins capteur ponctuel à fibre optique constitué d'un réseau de Bragg formé dans un cœur de ladite fibre, ou un capteur à fibre optique continûment réparti le long de ladite fibre et interrogeable par rétrodiffusion de Rayleigh, et/ou Raman et/ou Brillouin, et les informations représentatives de ladite crique ou fissure comprennent au moins une information représentative de l’existence de ladite crique et/ou fissure et une information représentative de sa position.

Un capteur à fibre optique est conventionnellement prévu pour affecter des propriétés d'une onde lumineuse telles que son intensité, sa phase, sa polarisation et ou fréquence, en réponse à un paramètre environnant que celui-ci est destiné à mesurer.

Il existe deux types principaux de capteurs optiques, les capteurs intrinsèques et les capteurs extrinsèques. Les capteurs optiques extrinsèques sont destinés uniquement à transmettre la lumière en provenance et à destination de l'élément de détection le long de la fibre optique, tandis que les capteurs optiques utilisent la fibre optique elle-même comme élément de détection.

Pour mémoire, une fibre optique est constituée d'un fil de verre ou de matière plastique très fin qui transmet la lumière. De l’intérieur vers l’extérieur, elle comporte un cœur, une gaine et un fourreau de protection. La lumière se propage dans le cœur et est réfléchie par la gaine afin de limiter les pertes d'intensité lumineuse. A cet effet, le cœur est configuré avec un indice de réfraction plus élevé que la gaine, permettant ainsi une réflexion totale de la lumière dans la gaine. Le fourreau de protection extérieur assure, quant à lui, la protection mécanique et chimique de la fibre.

Les capteurs optiques intrinsèques, et en particulier les capteurs FBG (acronyme anglo-saxon de Fiber Bragg Grating ou réseau de Bragg sur fibre) appartiennent à une technologie largement utilisée et connue de l'état de la technique, mais qui n'a jusqu'ici pas été appliquée à un moyeu de turbomachine. De tels capteurs optiques réfléchissent, parallèlement à leur axe, une radiation lumineuse dont la longueur d'onde varie avec les variations de température ou de contrainte mécanique.

Les capteurs FBG sont intégrés à la fibre optique et comportent de courtes section de fibre qui sont photosensibles à une distribution périodique de l'intensité lumineuse, ces sections étant obtenues par exposition locale de la fibre à des procédés holographiques ou à un masque de phase. Au cours de la fabrication de la fibre, l'indice de réfraction de la fibre photosensible est modifié de façon permanente en fonction de l'intensité lumineuse à laquelle elle est soumise. La perturbation périodique de l'indice de réfraction qui en résulte est appelée réseau de Bragg sur fibre.

Un faisceau lumineux à large spectre envoyé dans une fibre vers un FBG voit les réflexions émises par chaque segment d'indice de réfraction alterné interférer de manière constructive uniquement pour une longueur d'onde particulière appelée longueur d'onde de Bragg. Ainsi, le FBG reflète une fréquence spécifique de lumière mais transmet toutes les autres, selon l’équation :

λύ = 2nA ou Àb représente la longueur d'onde de Bragg, n l'indice de réfraction effectif du cœur de la fibre, et Λ le pas du réseau.

Comme la longueur d'onde de Bragg dépend, d'après l'équation qui précède, du pas du réseau Λ, les FBG peuvent être fabriqués avec des longueurs d'onde de Bragg variées, ce qui permet à différents FBG de réfléchir des longueurs d'onde de lumière uniques.

Un réseau de Bragg est sensible aux variations de contrainte et de température. En effet, ces variations affectent à la fois l'indice de réfraction effectif n et le pas du réseau Λ du FBG, ce qui se traduit par un décalage de la longueur d'onde réfléchie, selon l'équation : , Γ + s a/ où Δλ est le décalage de la longueur d'onde et λ0 la longueur d'onde initiale.

Comme on le voit, le premier terme de l’équation concerne l'influence de la contrainte sur le décalage de la longueur d'onde Δλ, où pe est le coefficient de contrainte-optique et ε est la contrainte subie par le réseau. Le second terme concerne l'influence de la température sur le décalage de la longueur d'onde Δλ, où αΛ est le coefficient de dilatation thermique et an le coefficient thermo-optique. an décrit la variation de l'indice de réfraction tandis que αΛ décrit la dilatation du réseau, qui sont toutes deux dues à la température.

Comme un FBG réagit aussi bien à la contrainte qu'à la température, les capteurs de contraintes FPG ne permettent pas de mesurer indépendamment la contrainte sans compenser les effets de la température sur le FBG. A cet effet, on dispose un capteur de température FBG à proximité thermique d'un capteur de contrainte FBG. On soustrait le décalage de la longueur d'onde du capteur de température FBG au décalage de la longueur d'onde du capteur de contrainte FBG, ce qui permet de supprimer la seconde expression de l'équation précédente. On en déduit une valeur de la contrainte. D'autres méthodes existent, comme la bipolarisation, par exemple.

Comme les FBG peuvent être configurés avec plusieurs longueurs d'onde différentes, il est possible de réaliser un multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM). On peut ainsi relier en cascade plusieurs capteurs avec des longueurs d'onde de Bragg différentes pour une seule et même fibre et pour de longues distances. Le multiplexage par répartition en longueur d'onde garantit à chaque capteur FBG sa gamme de longueurs d'onde unique à l'intérieur du spectre lumineux.

Le nombre de capteurs FBG que l'on peut intégrer à l'intérieur d'une seule et même fibre dépend de la gamme de longueurs d'onde de fonctionnement de chaque capteur et de la gamme de longueurs d'onde totale disponible du moyen d’interrogation. Comme les décalages de longueur d'onde dus à la contrainte sont généralement plus prononcés que ceux dus à la température, les gammes de longueurs d'onde des capteurs de contrainte FBG sont plus grandes que celles des capteurs de température FBG. Comme les moyens d’interrogation conventionnels offrent une gamme de mesure de 60 à 80 nm, tous les réseaux de fibres des capteurs peuvent sensiblement comprendre entre un et 80 capteurs.

Avec des longueurs d'onde de capteurs FBG types de l'ordre de quelques nanomètres, les moyens d’interrogation à fibre optique sont capables d'effectuer des mesures avec une résolution de quelques picomètres ou moins.

Il existe plusieurs types de moyens d’interrogation aptes à interroger les capteurs à fibre optique FBG.

On connaît en particulier les dispositifs à couplage de charges (CCD) et à un élément dispersif fixe, parfois appelés dispositifs à conversion de position de longueur d'onde. Ces dispositifs utilisent une source à large bande qui illumine le ou les FBG. L'onde lumineuse réfléchie est transmise à travers un élément dispersif qui distribue les différentes composantes de longueur d'onde de la réflexion vers différents endroits sur un capteur CCD linéaire.

On peut également utiliser un laser Fabry-Perot accordable afin de créer un laser à balayage rapide et haute puissance, en remplacement de la source lumineuse à large bande traditionnellement faible. Un laser accordable concentre l'énergie dans une bande étroite, garantissant ainsi une source lumineuse à haute intensité dotée d'un bon rapport signal/bruit. La puissance optique élevée générée par cette architecture permet de coupler une unique source lumineuse à plusieurs voies du réseau de fibres, ce qui permet de réduire la complexité des moyens d’interrogation multivoies, et donc leur coût. Les moyens d’interrogation s'articulant autour de l'architecture des lasers accordables balaient une bande de lumière très étroite sur une gamme de longueurs d'onde tout en utilisant de manière synchrone un photodétecteur afin de mesurer les réflexions du ou des FBG. Lorsque la longueur d'onde du laser accordable correspond à la longueur d'onde de Bragg, le photodétecteur détecte une réponse correspondante. La longueur d'onde à laquelle cette réponse se produit correspond à la contrainte à laquelle est soumis le FBG, et peut notamment permettre d'analyser la contrainte à laquelle est soumis le FBG lorsqu’il repose par exemple sur un matériau qui est traversé par une crique ou une fissure. L’utilisation de capteurs à fibre optique FBG pour la détection de criques et/ou de fissures dans un moyeu d’hélice permet de surmonter bon nombre des difficultés associées à la mesure électrique en ayant recours à la lumière plutôt qu'à l'électricité et aux fibres optiques plutôt qu'aux câbles en cuivre. Les capteurs à fibre optique et FBG sont non conducteurs, électriquement passifs et insensibles à toute interférence électromagnétique. L'interrogation par moyen d’interrogation laser accordable haute puissance permet des mesures sur de longues distances avec peu, voire aucune perte au niveau de l'intégrité du signal. De plus, contrairement aux systèmes de mesure électriques, chaque voie optique peut mesurer des dizaines de capteurs FBG, réduisant ainsi considérablement la taille, le poids et la complexité du système de mesure.

En variante, les déformations mécaniques du moyeu peuvent être mesurées par de capteurs optiques uniformément répartis, c'est à dire une fibre optique monomode, selon le principe de la mesure par rétrodiffusion de Brillouin.

Un dispositif de mesure par rétrodiffusion de Brillouin comporte généralement une fibre optique monomode qui est destinée à équiper l'installation à surveiller, et un système optique relié optiquement à la fibre optique et adapté pour faire une mesure selon le principe de la mesure Brillouin afin de déterminer la déformation le long de la première fibre optique.

Ainsi, lors de la mise en œuvre d'un tel dispositif de mesure, la fibre optique est disposée sur le moyeu. Il est possible de mesurer, le long de la fibre optique au moyen du système optique, un phénomène de rétrodiffusion Brillouin.

Les pics de rétrodiffusion Brillouin ainsi mesurés présentent un décalage en fréquence directement lié aux déformations exercées le long de la fibre optique et à la température le long de cette même fibre optique. La relation qui relie le décalage Δν en fréquence d'un pic de rétrodiffusion Brillouin, les déformations ε exercées et la température T le long de la fibre optique est la suivante : Δν = CE(e- εο) + CTi(T - Γ0) où CE représente le coefficient de calibrage en déformation, CTi le coefficient de calibrage en température, et εο et TO respectivement une déformation et une température de référence.

Un tel dispositif de mesure par rétrodiffusion de Brillouin permet donc, pour une température le long de la fibre connue et un coefficient de calibrage CE connu de déterminer les variations de déformation le long de la fibre optique. De plus, un tel dispositif, par une mesure de temps de vol du signal, permet également de précisément localiser la mesure le long de la fibre. Il est bien entendu possible, de la même façon que pour le FBG de compenser les effets de la température par un dispositif de mesure Raman, qui ne mesure que la température, afin de n'en déduire que les effets de la seule déformation mécanique.

En variante, les déformations mécaniques du moyeu peuvent aussi être mesurées avec une telle fibre monomode selon le principe de la mesure par diffusion de Rayleigh, qui permet une mesure de la déformation et de la tempértaure, en la combinant avec une mesure par diffusion de Raman, qui permet une mesure de la seule température, pour en déduire la valeur de la déformation.

Selon une autre caractéristique du système de détection, au moins un réseau de Bragg est agencé dans une zone de la paroi du moyeu comprise entre les moyens de montage des pales et un bord transversal du moyeu.

Selon une autre caractéristique du système de détection, les moyens de montage des pales comportent une série de logements cylindriques débouchant dans ladite paroi qui sont configurés pour recevoir des pivots assurant le maintien des pales de ladite hélice, et le moyeu comporte au moins une première fibre qui forme une boucle bordant tous les logements radiaux sans se chevaucher, ladite première fibre comportant une succession de tronçons reliant les logements radiaux et de tronçons semi-circulaires bordant les logements cylindriques radiaux suivant la moitié de leur périphérie.

Selon une autre caractéristique du système de détection, celui-ci comporte au moins une deuxième fibre qui forme une boucle annulaire s’étendant sur la paroi annulaire du moyeu, entre les logements radiaux et un bord transversal du moyeu.

Selon une autre caractéristique du système de détection, la détection est effectuée au cours de la rotation dudit moyeu, et il comporte des premiers moyens de réception sans fil dudit signal qui sont distants dudit moyeu et qui sont fixes par rapport au moyeu pendant sa rotation.

Selon une autre caractéristique du système de détection, les premiers moyens de réception comportent au moins une base de données comportant au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé de criticité des informations de crique et/ou d’une fissure, ledit niveau étant spécifiquement associé à un opérateur dédié, tel qu'un pilote de l'aéronef ou un technicien de maintenance, et des moyens d'alerte configurés pour alerter ledit opérateur dédié en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par les informations représentatives de ladite crique ou fissure. L'invention propose aussi avantageusement une turbomachine comportant un système de détection type précédemment décrit. L'invention propose enfin un aéronef comportant un système de détection du type précédemment décrit, caractérisé en ce que les premiers moyens de réception sont embarqués à bord dudit aéronef et sont configurés pour être accessibles par un premier opérateur dédié, tel qu'un pilote de l'aéronef.

Selon une autre caractéristique de l'aéronef, les premiers moyens de réception comportent des seconds moyens d’émission configurés pour relayer une alerte vers des seconds moyens de réception au sol, lesdits seconds moyens au sol étant configurés pour être accessibles par un second opérateur dédié, tel qu'un technicien au sol. L'invention propose enfin un procédé de surveillance d’un aéronef comportant un système de détection apte à relayer des alertes vers des seconds moyens de réception au sol.

Ce procédé de surveillance comporte successivement au moins : - une étape au cours de laquelle, la turbomachine fonctionnant et son moyeu étant tournant, le système de détection alerte ledit second opérateur du dépassement dudit au moins un seuil d’alerte spécifiquement associé audit second opérateur ; - une étape au cours de laquelle, après un retour au sol de l’aéronef, le dit second opérateur 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.

Avantageusement, le procédé peut comporter une étape ultérieure au cours de laquelle le technicien met à jour ledit seuil d’alerte concerné dans la base de détection, en fonction de la pertinence de l’alerte reçue relativement à la crique et/ou fissure effectivement constatée.

Brève description des 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 : - la figure 1 est une vue en perspective d'une turbomachine comportant des hélices contrarotatives ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premier type de moyeu pour une hélice de turbomachine ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un second type de moyeu pour une hélice de turbomachine ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un moyeu selon l'invention ; - la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation d'un moyeu selon l'invention ; - la figure 9 est une vue de détail du moyeu des figures 7 ou 8 dans une zone de proximité d'un logement d'un pivot de pale de l'hélice ; - la figure 10 est une vue schématique d'ensemble d'un système de détection selon l'invention ; - la figure 11 est une vue schématique représentant les étapes d'un procédé de détection selon l'invention.

Description d’un mode de réalisation :

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.

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.

Chaque hélice 12, 14 comporte des pales correspondantes 20, 22 qui sont montées sur un moyeu 24 (non visible sur la 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.

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.

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. 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 aux figures 1 et 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.

En opération, le moyeu 24 peut également faire l'objet de chocs, par exemple lors d’une opération de maintenance.

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 rapide 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.

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 seulement 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. Ceci pose un problème en termes de sécurité, car il est en ce cas difficile de prévoir le temps d'exploitation restant de 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.

En outre, le suivi de l'évolution d'une crique ou d'une fissure de vol à vol 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.

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 de sécurité 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.

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 rupture partielle de ces ouvertures 30 ou de ces cheminées 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.

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 rupture de la paroi 26 du moyeu 24 ou des logements et/ou cheminées de pieds de pales, afin d'éviter une rupture du moyeu 24 pendant son fonctionnement. Une telle surveillance doit permettre d'effectuer un diagnostic quant à la durée de vie restante 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.

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 disposés à des emplacements stratégiques particulièrement sensibles de la paroi. 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.

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 ou une liaison radio sans fil.

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.

De même, la mise en place d'au moins un système de liaison radio sans fil implique aussi des contraintes fortes d'intégration et des contraintes accrues de maintenance du système de liaison sans fil, avec pour conséquence un coût de maintenance accru.

En revanche, le contrôle de l'intégrité d'un matériau tel que celui du moyeu 24 par des méthodes de contrôle par fibre optique permet de remédier aux inconvénients susmentionnés.

En particulier, l'instrumentation du moyeu 24 à l'aide de fibres optiques permet de remédier au problème de multiplicité des branchements des capteurs, tout comme aux problèmes de multiplicité de ces capteurs qui entraînent des difficultés de mise en oeuvre et des coûts de maintenance élevés. .A cet effet, comme l'illustrent les figures 4 et 5, l'invention propose un système 44 de détection de l'apparition d'une crique ou d'une fissure sur un moyeu 44 utilisant une instrumentation à fibres optiques. Conformément à l’invention, le moyeu 24 comporte d’une manière générale au moins une fibre optique 36, 37 s’étendant sur au moins une partie de la paroi 26 du moyeu 24, qui est configurée pour détecter l’apparition de toute crique ou fissure 38 se propageant sur ladite paroi 26 de moyeu jusqu’à ladite fibre 36, 37. Le système 44 comporte également des moyens d’interrogation laser 40 de ladite fibre 36, qui sont configurés pour délivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure 38. Enfin, le système 44 comporte des premiers moyens d’émission sans fil 42, reliés auxdits moyens d’interrogation, qui sont configurés pour émettre un signal contenant les informations représentatives de ladite crique ou fissure 38. Les moyens d'interrogation 44 reposent sur le principe des réseaux de Bragg ou de la détection par rétrodiffusion de Rayleigh, Raman ou Brillouin.

Selon une premier mode de réalisation qui a été représenté à titre d'exemple aux figures 4 et 5, les moyens d’interrogation 40 et les premiers moyens d’émission sans fil 42 sont portés par la paroi 26 du moyeu 24.

Selon un second mode de réalisation qui a été représenté à titre d'exemple à la figure 6, les moyens d’interrogation 40 et les premiers moyens d’émission sans fil 42, sont portés par une nacelle 16 de la turbomachine 10, les moyens d'interrogation étant agencés sur la nacelle 16 à proximité immédiate de l’au moins une fibre optique 36, 37 et visant ladite fibre.

Conventionnellement, dans sa plus simple expression, une fibre est passive, c'est-à-dire qu'elle transmet simplement la lumière émise par une source lumineuse. Dans cette configuration, la fibre optique est associée à des capteurs qui sont reliés à ladite fibre et qui sont susceptibles de transmettre des informations aux moyens d'interrogation par l'intermédiaire de la fibre. Cette configuration connue de l'état de la technique, même si elle réduit le nombre de connexions aux différents capteurs, ne réduit pas le nombre de ces capteurs. C'est pourquoi, dans les modes de réalisation préférés de l'invention comme représenté aux figures 4 à 6, la fibre optique 36, 37 est active. Par exemple, la fibre 36, 37 peut comprendre au moins un réseau de Bragg formé dans un cœur de ladite fibre et constituant un capteur ponctuel, et de préférence une pluralité de réseaux de Bragg. La fibre peut aussi constituer elle-même un capteur à fibre optique continûment réparti le long de ladite fibre lorsqu'elle est interrogée par diffusion de Rayleigh, et/ou de Raman et/ou de Brillouin.

La fibre optique 36, 37 constitue de ce fait un capteur intrinsèque, qui est susceptible, lorsqu'il est interrogé par les moyens d'interrogation par laser 40 de transmettre des informations représentatives de ladite crique ou fissure 38.

En particulier, ces informations comprennent au moins une information représentative de l’existence de ladite crique et/ou fissure 38 et également une information représentative de sa position. En effet, comme on l’a vu dans le cas d'une fibre comportant des réseaux de Bragg, des dizaines de réseaux de Bragg peuvent être inscrits sur une simple fibre optique 36, 37, et ces réseaux peuvent être étroitement rapprochés de plusieurs millimètres jusqu’à des distances plus élevées de sorte qu'une crique ou une fissure 38 se propageant dans le matériau de la paroi 26 du moyeu 24 à proxiité d'un réseau déterminé peut être détectée par ledit réseau de manière indépendante des autres réseaux de la même fibre 36, 37.

Toutefois, pour des raisons de fiabilité on pourra espacer les réseaux dans la même fibre 36, 37, et éventuellement multiplier, de manière limitée cependant, le nombre de fibres 36, 37 afin de de proposer une détection plus sélective des différentes zones du moyeu 24.

En outre, avantageusement, un réseau de Bragg permet, comme on l'a vu, de mesurer une contrainte dans le matériau sur laquelle la fibre 36, 37 contenant le réseau de Bragg est appliquée. Cette contrainte mesurée est fonction des dimensions de la crique ou fissure 38 par rapport à la direction de la mesure. Par conséquent, l'interrogation de la fibre 36, 37 permet également de connaître une information représentative de la dimension de la crique et/ou de la fissure 38.

Les premier et deuxième modes de réalisation de l'invention qui ont été représentés aux figures 4 et 5 représentent des configurations similaires des moyeux 24. En effet, que les moyeux 24 soient dépourvus de nacelles tournantes comme c'est le cas pour le premier mode de réalisation de la figure 4, ou qu'ils en soient pourvus comme c'est le cas pour le deuxième mode de réalisation qui a été représenté à la figure 5, la fibre 36, 37, le moyen d'interrogation par laser 40, et les premiers moyens d'émission sans fil 42 sont fixés à la paroi 26 du moyeu 24. Ainsi, ces éléments présentent l'avantage de ne pas nécessiter de contacts directs avec un quelconque élément extérieur au moyeu 24, et permettent de transmettre les informations relatives aux criques et/ou aux fissures 38 sans fil à l'extérieur du moyeu 24, et donc sans contact.

Le moyeu 24 peut ainsi être mis en œuvre dans un système 44 de détection de l’apparition de criques et/ou de fissures qui permet la détection des criques ou fissures 38 alors même que le moyeu 24 est en cours de rotation. À cet effet, le système 44 comporte dans sa totalité le moyeu 24 et des premiers moyens de réception sans fil 46 dudit signal qui sont distants dudit moyeu 24 et qui sont fixes par rapport au moyeu 24 pendant sa rotation.

Cette configuration a été représentée à titre d'exemple de manière non limitative sur les figures 4 et 5, les premiers moyens de réception sans fil 46 étant positionnés dans ce cas sur la nacelle 16 fixe de la turbomachine 10.

Cette configuration n'est évidemment pas limitative de l'invention. Selon la portée des premiers moyens d'émission 42, les premiers moyens de réception sans fil 46 peuvent être disposés à un autre emplacement de l'aéronef, par exemple dans un fuselage de l'aéronef et non nécessairement dans la nacelle 16 de la turbomachine 10.

La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation en variante de l'invention dans lequel les moyens 40 d'interrogation par laser de la fibre 36, 37 ne sont pas disposés sur le moyeu 24 de l’hélice 12 mais sur la nacelle 16 fixe de la turbomachine. Il est en effet possible de transmettre l'information d'une fibre optique 36, 37 entre un organe mobile comme le moyeu 24 et un organe fixe comme la nacelle 16 de la turbomachine, à la différence des liaisons électriques connues de l'état de la technique. Dans cette configuration, les moyens d'interrogation par laser 40 sont directement reliés aux premiers moyens d'émission 42, les premiers moyens de réception sans fil analogues aux moyens de réception 46 précédemment décrits n'ayant pas été représentés sur cette figure et étant par exemple disposés dans le fuselage de l'aéronef, ces moyens étant plus spécifiquement dédiés à la réception d'informations représentatives de l'état du moyeu 24 par l'équipage de l'aéronef.

Comme on l’a compris, la disposition de la fibre 36, 37 sur la paroi 26 du moyeu 24 détermine les zones dans lesquelles l’apparition d’une crique ou d’une fissure 38 peut être détectée. Le positionnement de la fibre 36, 37 est donc une caractéristique essentielle de l’invention.

De préférence, au moins un réseau de Bragg est agencé dans une zone de la paroi 26 du moyeu 24 comprise entre les moyens de montage des pales et un bord transversal 48a, 48b du moyeu 24. Cette configuration permet de garantir que la détection sera effectuée au moins dans cette zone afin de prévenir tout risque d'éclatement du moyeu 24.

Plus particulièrement, comme on l’a vu, les moyens de montage 28 des pales comportent une série de logements cylindriques, formés dans les ouvertures 30 ou dans les cheminées 32, qui débouchent dans ladite paroi 26 et qui sont configurés pour recevoir des pieds des pales 20, 22 des hélices 12, 14. Il importe donc de pouvoir détecter l’apparition de criques ou de fissures 38 à proximité immédiate de ces logements afin de prévenir une éventuelle détérioration de ceux-ci. En effet, une formation de crique ou de fissure partant du bord de l’un de ces logements pourrait aboutir à son ouverture et par conséquent à terme à une libération de la pale 20, 22 correspondante.

Dans ce but, chaque moyeu 24 comporte une première fibre 36 qui est spécifiquement destinée à border les logements radiaux délimités par les ouvertures 30 ou les cheminées 32. À cet effet, comme l'illustre la figure 7, la première fibre 36 forme une boucle qui borde tous les logements radiaux délimités ici par les ouvertures 30, sans se chevaucher. Il est en effet souhaitable que la première fibre 36 ne se chevauche pas pour surveiller tous les puits avec une seule fibre tout en limitant les longueurs de fibre utilisée. À cet effet, la première fibre 36 comporte une succession de tronçons 36a reliant les logements radiaux délimités par les ouvertures 30, et de tronçons semi-circulaires 36b bordant les logements cylindriques radiaux 30 suivant la moitié de leur périphérie.

Ainsi, la même première fibre 36 borde un côté de tous les logements cylindriques radiaux 30, puis est bouclée sur elle-même et borde l'autre côté de tous les logements cylindriques radiaux 30. Il sera compris que cette disposition n'est pas limitative de l'invention et qu'une deuxième fibre pourrait être utilisée.

Les tronçons 36a reliant les logements radiaux délimités par les ouvertures 30 peuvent être sensiblement rectilignes. On notera que cette configuration n'est pas limitative de l'invention.

Par ailleurs il est souhaitable de pouvoir détecter l'apparition de criques ou fissures 38 dans le maximum de zones à risques de la paroi 26 du moyeu 24. À cet effet, comme l'illustre la figure 8, le moyeu 24 comporte au moins une deuxième fibre 37 qui forme une boucle annulaire s’étendant sur la paroi annulaire 26 du moyeu 24, entre les logements radiaux 30 et un bord transversal 48a, 48b du moyeu 26.

De préférence, comme l'illustre la figure 8, le moyeu 24 comporte une fibre 37a agencée entre les logements radiaux 30 et le bord transversal 48a et une fibre 37b agencée entre les logements radiaux et le bord transversal 48b.

Bien entendu, il sera compris que cette disposition de la fibre 36 et des fibres 37a, 37b n'est aucunement limitative de l'invention. Par exemple il serait envisageable de n’utiliser qu'une fibre 36 bordant les logements radiaux 30 et s'étendant entre ces logements radiaux 30 suivant une forme non pas rectiligne, mais sinusoïdale, de manière à couvrir le maximum de la surface de la paroi 26 du moyeu 24.

Quelle que soit la fibre 36 ou 37a, 37b considérée, le positionnement de cette fibre sur la paroi 26 du moyeu 24 détermine la durée de vie résiduelle que l'on peut attendre du moyeu 24 dès lors qu'une crique ou fissure 38 est détectée.

En effet, comme une crique ou fissure est détectée dès lors qu'elle s'étend à proximité de la fibre 36, le positionnement de la fibre 36 par rapport à une extrémité de la surface de la partie 26 mai 24 détermine la quantité de matériau dans laquelle la crique ou fissure 38 peut encore se propager, et par conséquent la durée de vie résiduelle du moyeu 24.

Ainsi, comme l'illustre la figure 9, les tronçons 36b de la fibre 36 sont agencés préférentiellement avec un jeu J1 de l'ouverture 30, qui correspond à une durée de vie de l'ouverture 30 selon laquelle celle-ci peut encore maintenir un pied de la pale sans risque que celui-ci ne s'échappe. On considère par exemple que, dès lors que la fissure est détectée par le tronçon 36b de la fibre 36, la fissure 38 s'est propagée suffisamment loin à partir du bord de l'ouverture 30 pour risquer de provoquer une ouverture de celle-ci pouvant causer un échappement du pied de la pale.

De même, comme l'illustre la figure 8, chacune des fibres 37a ou 37b forme avec le bord 48a, 48b correspondant du moyeu 24 un jeu J2 qui correspond à la quantité de matière dans laquelle la crique ou fissure 38 peut encore se propager avant de parvenir au bord 48a, 48b, ce qui correspond à la détérioration de la paroi 26 du moyeu 24.

La connaissance des jeux J1 et J2 permet donc d’estimer la durée de vie résiduelle du moyeu 24 à partir du moment ou une crique ou fissure est détectée.

Inversement, ces jeux J1 et J2 peuvent être calibrés pour assurer une durée de fonctionnement du moyeu 24 sans risques. Ainsi, les fibres 36, 37a et 37b peuvent être agencées dans des positions déterminées permettant de garantir qu'un aéroport peut être atteint en toute sécurité, compte tenu de la marge de sécurité conférée par le calibrage des jeux J1 et J2, même lorsque qu'une fissure 38 est détectée sous l'une de ces fibres. On peut aussi prévoir des quantités de matière supplémentaires dans lesquelles les criques ou fissures 34 peuvent se propager une fois que les jeux J1 et J2 ont été atteints, pour garantir une durée de vie correspondante du moyeu 24.

Indépendamment du caractère quantitatif de la détection, l'invention a ceci de particulièrement avantageux qu'elle peut permet 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 formation des criques et/ou/ou fissures, chaque niveau correspondant respectivement au type d'opérateur auquel il est dédié.

Ainsi, comme l'illustre la figure 10, le système de détection 44 comporte dans ses moyens de réception 46 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. Ce niveau peut être est spécifiquement associé à un opérateur, et des moyens d'alerte 51 sont configurés pour alerter cet opérateur dédié en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par les informations représentatives de la crique ou fissure.

Plus particulièrement, la base de données 50 comprend au moins un seuil d'alerte dédié à un pilote 52 de l'aéronef et au moins un seuil d'alerte dédié à un opérateur au sol 54.

Il sera compris que cette disposition n'est pas limitative et qu'un même seuil d'alerte peut être dédié au pilote 52 et à l'opérateur au sol 54.

Les premiers moyens de réception 46 sont, par défaut, embarqués à bord de l'aéronef. Les premiers moyens de réception 46 sont configurés pour être accessibles par un premier opérateur dédié, qui est dans le cas présent le pilote 52 de l'aéronef.

Un seuil de criticité des informations de crique et/ou de fissure est dédié à ce premier opérateur dédié, et plus particulièrement ici au pilote 52. Ce seuil est destiné à permettre au pilote 52 de prendre connaissance d'une alerte de crique et/ou de fissure, et il est calibré de manière à permettre au pilote 52 d’opérer le vol en toute sécurité avant que la ou les crique(s) ou fissure(s) détectée(s) ne menacent l'intégrité du moyeu 24 et par conséquent la sécurité de l'aéronef.

Avantageusement, un seuil d'alerte est dédié à un opérateur au sol et permet et de planifier des opérations de maintenance préventive ou curative alors même que l'aéronef est encore en vol. À cet effet, comme l'illustrent les figures 4 à 6 et 10, les moyens de réception 46 comportent des seconds moyens d’émission 58 configurés pour relayer une alerte vers des seconds moyens de réception au sol 60. Ces seconds moyens de réception au sol 60 sont configurés pour être accessibles par un second opérateur dédié, tel qu'un technicien au sol 54.

Dans les premières variantes de réalisation des figures 4 et 5, ces seconds moyens d'émission reçoivent l'information des premiers moyens de réception 46. Dans la seconde variante de réalisation de la figure 6, ces seconds moyens d'émission peuvent recevoir l'information des moyens d'interrogation 40, les premiers moyens d'émission 42 étant destinés à transmettre à courte distance les informations représentatives de criques ou de défauts à l'équipage de l'aéronef.

Un ou plusieurs seuils sont dédiés au second opérateur avec une criticité différente de celle du ou des seuils affectés au premier opérateur, en l'occurrence le pilote 52, ceci afin de prévoir des opérations de maintenance préventive ou curative lorsque l'aéronef est de retour au sol, sans que les alertes correspondantes n’impliquent un retour au sol de l’aéronef en urgence.

Avantageusement, comme l'illustre la figure 11, cette configuration spécifique permet de surveiller un aéronef équipé d'un tel système de détection 44, et plus partculièrement sa turbomachine 10, selon un procédé particulièrement avantageux.

Dans une étape préalable ET1 de ce procédé de surveillance, le système 44 procède à une vérification du réseau de fibres 36, 37a, 37b et du moyen d'interrogation 40 afin de vérifier que les informations récoltées par lesdites fibres correspondent bien à une absence totale de crique ou fissure, et dans l'affirmative, le procédé aboutit à une étape ET2 au cours de laquelle aucune alerte n'est émise.

Dans le cas contraire, la présence d'une ou plusieurs criques ou fissures conduit à une réponse négative quant à la conformité du réseau de fibres, ce qui conduit le procédé à une étape ET3 au cours de laquelle les informations collectées par les fibres 36, 37a, 37b et le moyen d'interrogation 40 sont traitées dans un algorithme de diagnostic pour aboutir dans une étape ET4 à un pronostic d'évolution de la défaillance.

Ce pronostic est alors comparé aux seuils détenus dans la base de données 50 précédemment décrite et déclenche, en cas de franchissement d’un seuil d’alerte spécifiquement dédié au second opérateur, ici le technicien 54, l’émission d'une alerte à l'intention de ce second opérateur au cours d’une étape ET5.

Puis, en réponse à la réception de cette alerte, le second opérateur au sol 54 confirme ou infirme la présence de la crique et/ou de la fissure sur le moyeu au cours d'une étape ET6 du procédé de surveillance. Si nécessaire, il initie alors une opération de maintenance du moyeu 24.

Avantageusement, le second opérateur 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 second opérateur 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 second opérateur, 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 crique et/ou fissure effectivement constatée.

Ainsi, de par sa grande réactivité, le système 44 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 qui n'est pas surdimensionné et permet également d'en programmer la maintenance dès lors que celle-ci s'avère nécessaire. 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.

Claims (13)

1. Revendications

   1. Système de détection (44) de l'apparition de criques ou de fissures sur un moyeu (24) d'hélice ou de soufflante non carénée (12, 14) de turbomachine, en particulier d'aéronef, 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 fibre optique (36, 37a, 37b), s’étendant sur au moins une partie de la paroi (26) du moyeu (24), qui est configurée pour détecter l’apparition d'une crique ou d'une fissure (38) se propageant sur ladite paroi (26) de moyeu (24) jusqu’à ladite fibre (36, 37) ; - des moyens d’interrogation (40) laser de ladite fibre (36, 37a, 37b) configurés pour délivrer des informations représentatives de ladite crique ou fissure (38) ; et - des premiers moyens d’émission sans fil (42), reliés auxdits moyens d’interrogation (40), qui sont configurés pour émettre un signal contenant les informations représentatives de ladite crique ou fissure (38).
2. 2. Système de détection (44) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d’interrogation (40) et les premiers moyens d’émission sans fil (42), sont portés par la ladite paroi (26).
3. 3. Système de détection (44) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d’interrogation (40) et les premiers moyens d’émission sans fil (42), sont portés par une nacelle (16) de la turbomachine (10), les moyens d'interrogation étant agencés sur la nacelle (16) à proximité immédiate de l'au moins une fibre optique (36, 37a, 37b), et visant ladite fibre.
4. 4. Système de détection (44) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite fibre optique (36, 37a, 37b) comprend au moins un capteur ponctuel à fibre optique constitué d'un réseau de Bragg formé dans un cœur de ladite fibre, ou un capteur à fibre optique continûment réparti le long de ladite fibre et interrogeable par rétrodiffusion de Rayleigh, et/ou de Raman et/ou de Brillouin, et en ce que les informations représentatives de ladite crique ou fissure (38) comprennent au moins une information représentative de l’existence de ladite crique et/ou fissure (38) et une information représentative de sa position.
5. 5. Système de détection (44) selon la revendication 4, caractérisé en ce que au moins un réseau de Bragg est agencé dans une zone de la paroi (26) du moyeu (24) comprise entre les moyens de montage des pales et un bord transversal (48a, 48b) du moyeu (24).
6. 6. Système de détection (44) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de montage (28) des pales (20, 22) comportent une série de logements radiaux débouchant dans ladite paroi (26) qui sont configurés pour recevoir des pivots assurant le maintien de pales de ladite hélice (20 ,22), et en qu’il comporte au moins une première fibre (36) qui forme une boucle bordant tous les logements radiaux sans se chevaucher, ladite première fibre (36) comportant une succession de tronçons (36a) reliant les logements radiaux (36a) et de tronçons semi-système circulaires (36b) bordant les logements radiaux suivant la moitié de leur périphérie.
7. 7. Système de détection (44) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une deuxième fibre (37a, 37b) qui forme une boucle annulaire s’étendant sur la paroi annulaire (26) du moyeu (24), entre les logements radiaux et un bord transversal (48a, 48b) du moyeu (24).
8. 8. Système de détection (44) de l’apparition de criques et/ou de fissures (38) dans un moyeu (24) d’hélice ou soufflante non carénée selon l'une des revendications précédentes, ladite détection étant effectuée au cours de la rotation dudit moyeu (24), caractérisé en ce qu’il comporte des premiers moyens de réception sans fil (46) dudit signal qui sont distants du moyeu (24) et qui sont fixes par rapport au moyeu (24) pendant sa rotation.
9. 9. Système de détection (44) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les premiers moyens de réception (46) comportent au moins une base de données (50) comportant au moins un seuil d’alerte associé à un niveau déterminé de criticité des informations de crique et/ou d’une fissure (38), ledit niveau étant spécifiquement associé à un opérateur dédié (52, 54), et des moyens d'alerte configurés pour alerter ledit opérateur dédié (52, 54) en réponse au dépassement dudit seuil d’alerte par les informations représentatives de ladite crique ou fissure (38).
10. 10. Turbomachine (10) comportant un système de détection (44) selon l'une des revendications précédentes.
11. 11. Aéronef comportant un système de détection selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les premiers moyens de réception (46) sont embarqués à bord dudit aéronef et sont configurés pour être accessibles par un premier opérateur dédié, tel qu'un pilote (52) de l'aéronef.
12. 12. Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les premiers moyens de réception (46) comportent des seconds moyens d’émission (58) configurés pour relayer une alerte vers des seconds moyens de réception au sol (60), lesdits seconds moyens au sol (60) étant configurés pour être accessibles par un second opérateur dédié, tel qu'un technicien au sol (54).
13. 13. Procédé de surveillance d’un aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte au moins successivement : - une étape (ET5) au cours de laquelle, la turbomachine (10) fonctionnant et son moyeu (24) étant tournant, le système de détection (44) alerte ledit second opérateur du dépassement dudit au moins un seuil d’alerte spécifiquement associé audit second opérateur ; - une étape (ET6) au cours de laquelle, après un retour au sol de l’aéronef, le dit second opérateur confirme ou infirme la présence de la crique et/ou de la fissure (38) sur le moyeu (24), afin d'initier éventuellement une opération de maintenance dudit moyeu (24).