Test d'intégrité des aubes fans

Les opérations de maintenance, de réparation et de révision des avions (MRO) garantissent que ces derniers sont toujours sûrs de voler pendant toute leur durée de vie. La réparation et la révision des moteurs font partie intégrante de tout programme de maintenance aéronautique.

En particulier, les aubes fans des turbines de propulsion des avions modernes doivent résister à des conditions de fonctionnement extrêmes pendant leur durée de vie. Pour garantir le niveau de sécurité le plus élevé possible, l'intégrité des aubes fans est vérifiée en permanence. En outre, les aubes fans sont exposées à la foudre, à la glace et aux coups d'oiseaux. Les incidents de ce type déclenchent l'inspection dite longue durée, au cours de laquelle les aubes fans défectueuses doivent être identifiées et remplacées. Cette procédure est coûteuse et prend du temps car elle implique le démontage complet de la turbine. Pendant la durée de l'inspection, une turbine de remplacement coûteuse permet de maintenir l'avion en état de marche. Il est évident que les compagnies aériennes souhaitent réduire au minimum le temps d'immobilisation de leurs turboréacteurs.

Une inspection rapide de chaque aube fan sans avoir à démonter l'ensemble de la turbine permettrait d'économiser beaucoup de temps et d'argent. Imaginez que le technicien de maintenance puisse effectuer une mesure sur chaque aube fan et obtenir une réponse rapide sur l'état du composant : peut-il voler en toute sécurité ou non ?

Objectif / Vision : ARAMIS détecte les fissures dans les aubes fans lors des contrôles d'entretien

C'est ici qu'entre en scène le capteur de testing 3D ARAMIS de ZEISS. Grâce à la technologie de suivi des points d'ARAMIS, la réaction des aubes fans aux essais d'impact de marteau peut être évaluée et utilisée pour le calcul des ODS (Operating Deflection Shapes) de chaque aube fan. La comparaison des formes de déviation mesurées en fonctionnement avec les formes de mode simulées ou l'état réel des mesures antérieures de l'aube fan permet de tirer des conclusions sur l'intégrité du composant. Si l'on observe un décalage entre la forme des modes mesurée et simulée ou un changement complet des résonances caractéristiques (par exemple, au cours de la durée de vie), il se peut qu'il y ait une fissure quelque part dans l'aube du rotor et qu'elle doive être remplacée.

ZEISS a réalisé une étude sur une seule aube fan pour prouver la faisabilité générale du concept. Examinons de plus près les étapes du processus.

  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS
  • Préparation de l'objet à mesurer ARAMIS

Étape 1 : Préparation de l'objet à mesurer

ARAMIS utilise des marqueurs de points de référence adhésifs ultralégers pour mesurer et suivre les coordonnées 3D dans l'espace. Grâce au système de mesure sans contact, il n'est pas nécessaire de câbler les capteurs, contrairement aux accéléromètres traditionnels. Chaque marqueur de point de référence fournit des informations sur les déplacements dans les trois directions de l'espace, ainsi que des données de mesure sur les vitesses et les accélérations. En règle générale, des centaines de marqueurs de points de référence peuvent être appliqués sur l'objet à tester en raison de la rapidité et de la facilité d'application des autocollants et de leur légèreté. Il en résulte une forte densité de données pour l'analyse vibratoire ultérieure.

  • Essai d'impact du marteau ARAMIS
  • Essai d'impact du marteau ARAMIS
  • Essai d'impact du marteau ARAMIS
  • Essai d'impact du marteau ARAMIS

Étape 2 : Mesure ARAMIS de l'essai d'impact du marteau

L'essai d'impact au marteau est largement utilisé dans l'analyse vibratoire. L'impact du marteau excite l'aube fan avec une vibration transitoire et permet d'identifier ses fréquences de résonance. Les simulations numériques ont montré que l'aube fan était censée présenter les résonances les plus importantes dans la gamme de fréquences allant jusqu'à 1500 Hz, ce qui signifie que le système ARAMIS a mesuré avec une fréquence d'échantillonnage dix fois plus élevée de 15 000 images par seconde.

  • Étape 3 : Analyse vibratoire

Étape 3 : Analyse vibratoire

Le système de mesure sans contact ARAMIS fournit des données précises sur les déplacements en 3D. L'outil d'analyse intégré utilise ces données pour calculer la fonction de réponse en fréquence qui permet d'identifier les fréquences de résonance de l'aube fan. En outre, ARAMIS calcule les formes de déviation de fonctionnement de l'aube fan pour chaque fréquence contenue dans le spectre d'excitation, ce qui permet d'extraire des valeurs d'amplitude pour des centaines de points de mesure capturés simultanément pendant la mesure de l'évanouissement de la vibration.

  • Étape 4 : Comparaison avec la simulation numérique des formes de mode et décision : peut-on voler en toute sécurité ?

Étape 4 : Comparaison avec la simulation numérique des formes de mode et décision : peut-on voler en toute sécurité ?

Une fois que les ODS (Operating Deflection Shapes) sont déterminées dans ZEISS INSPECT Correlate, elles permettent la comparaison avec les formes de mode simulées. S'il existe des différences significatives dans les fréquences de résonance caractéristiques entre les formes de mode et l'ODS mesurée, cela indique que l'aube fan est défectueuse et doit être remplacée.


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