La maitrise de l'étanchéité des systèmes d'air dans les turboréacteurs est améliorée en minimisant le jeu entre les pièces tournantes et le carter qui les entoure, garantissant un meilleur rendement du moteur. La réduction de ce jeu permet de diminuer les fuites aérodynamiques à travers le moteur, mais peut occasionner des contacts indésirables entre les pièces en rotation à haute vitesse et les pièces fixes en vis-à-vis. Les joints labyrinthes sont des système d'étanchéité dont la partie fixe est revêtue d'un matériau textit{abradable} sacrificiel afin de limiter l'endommagement de la partie rotor du joint. Ces interactions labyrinthe-abradable peuvent être critiques pour le bon fonctionnement du joint. L'objectif de cette thèse est d'identifier expérimentalement ces conditions de contact et les mécanismes d'interaction en jeu. Un banc de contact haute vitesse développé pour l'étude permet de reproduire des conditions de contacts survenant sur turboréacteur. Deux configurations de contact qui se produisent dans différents endroits du moteur sont étudiées, avec trois revêtements textit{massifs} et trois revêtements textit{alvéolés} aux matériaux et à la géométrie distincts. La caractérisation thermomécanique des interactions est réalisée avec une instrumentation spécifiquement développée sur le banc. A l'analyse expérimentale est couplée une méthode d'analyse tribologique, basée sur le concept du troisième corps. A travers cette approche les débits de matière engendrées par ces interactions sont identifiés et permettent de décrire l'évolution du contact (circuit tribologique) et de mettre en avant les mécanismes d'usure qui interviennent. Les résultats expérimentaux sont corrélés aux débits de matière pour déterminer le comportement du contact. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre d'une collaboration entre Safran Tech Saclay (groupe SAFRAN), Safran Aircraft Engines Villaroche (groupe SAFRAN) et le Laboratoire Génie de Production (LGP) de Tarbes. |
Improving the control over sealing of secondary air systems of aircraft engines require a minimum gap clearance between rotating parts and the surrounding casing, which guarantees higher engine efficiency. The thight clearance allows to reduce leakage flows but may leads to undesirable interactions between the static and rotating parts. Labyrinth seals are dynamic sealing systems for which an textit{abradable} coating is deposited on the stationnary part of the seal to limit the damage of the rotating shaft. Depending on contact conditions, labyrinth-abradable interactions are potentially critical for the seal. This study aims to identify experimentally the material behaviour during these contact conditions. A high-speed contact test rig was developed to recreate contact conditions occurring in an aircraft engine. Two contact configurations occurring in different locations of the engine were explored, with three thermally sprayed coatings and three honeycomb coatings with two types of abradable coating presenting different materials and surface areas. Thermomecanical caracterisation is achieved with a specific instrumentation designed for the study. A tribological analysis based on the third body concept is coupled to the experimental analysis. This approach allows to identify wear mechacnisms and material flows through the contact (tribological circuit), which determine the thermomechanical constraints in the high-speed contact. This work was achieved within the framework of cooperation between Safran Tech Saclay (SAFRAN group), Safran Aircraft Engines Villaroche (SAFRAN group) and the Laboratoire Génie de Production (LGP) de Tarbes. |