Mise au point d'un système amélioré de mesure du jeu d'extrêmité par micro-onde
Parmi les nombreux démonstrateurs techniques intégrés, le Sustainable and Green Engine (SAGE) vise les moteurs et les techniques associées pour réduire la consommation de carburant et les rejets. Par rapport aux turboréacteurs actuels, le turboréacteur à réducteur devrait réduire de 15 % la consommation de carburant et les rejets de gaz carbonique, et de 50 % le bruit perçu. Ces progrès soutiennent les engagements du projet Clean Sky, qui vont dans le sens des objectifs définis pour 2020 par l'ACARE (Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe). L'un des principaux problèmes des turbines à gaz est le jeu entre l'extrémité des pales et l'enveloppe (les caches), qui varie suite à l'évolution des charges thermiques et mécaniques subies par les structures statiques ou en rotation. Jusqu'à présent, les expériences n'ont pas pu distinguer le jeu radial du jeu axial, aboutissant à des mesures imprécises. Le projet MICMEST (Microwave clearance measurement system for low pressure turbines) s'est attaqué à cette difficulté en avançant la maturité technologique d'un système de mesure du jeu par micro-ondes (MCMS). MICMEST voulait valider le MCMS amélioré dans un turboréacteur à réducteur intégrant les toutes dernières turbines basse pression, afin de démontrer qu'il fonctionnait et résistait dans cet environnement difficile aux températures élevées. Le MCMS se compose d'une sonde, d'un matériel d'acquisition de données et d'un logiciel pour leur traitement. Il devrait à terme faire partie d'un système actif en boucle fermée, dédié à maintenir le jeu adéquat en tous les points de fonctionnement. Les chercheurs ont progressé vers leurs objectifs, concevant et testant de nouveaux boîtiers pour les pales, avec des nervures de forme spéciale pour générer un signal d'excitation qui permet de mesurer les positions axiales et radiales du rotor. Le projet a enregistré des progrès majeurs: de nouveaux boîtiers de pales avec des formes générant un signal sur une large gamme de positions axiales et de jeux radiaux, un nouveau banc de rotation conçu et construit pour valider en laboratoire le système de mesure avant l'installation in dans le moteur, et un concept validé d'installation du capteur, conforme aux contraintes de place et de montage du démonstrateur SAGE4. La durabilité des capteurs à micro-ondes a été démontrée lors d'une campagne complète de tests de température en laboratoire. Le MCMS a subi la campagne de tests du moteur SAGE4 et s'est avéré capable d'enregistrer les mesures, sans défaillance du capteur. Les chercheurs ont enregistré les mesures sans défaillance du capteur, mais ils doivent encore travailler pour avancer la maturité technique du MCMS afin d'atteindre leur but final, qui est de l'intégrer pour des applications en série dans un système de contrôle actif du jeu (Active Clearance Control, AAC).
Mots‑clés
Jeu d'extrémité, jeu de pale, turbine à gaz, MICMEST, mesure du jeu par micro-onde, mesure de la position axiale