CA2783222C - Procede de determination de vitesse air d'un aeronef et aeronef equipe de moyens de mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
Description
AÉRONEF ÉQUIPÉ DE MOYENS DE MISE EN UVRE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
[0001]L'invention se rapporte à un procédé de détermination de la vitesse d'un aéronef dans l'air, appelée vitesse air , à partir de paramètres de pression, en particulier de pression statique et de pression totale. L'invention concerne également un aéronef équipé de turbomachines, en particulier de turboréacteurs ou de turbopropulseurs, dont l'une au moins est munie de moyens aptes à mettre en uvre ce procédé. Ces turbomachines sont également ci-après dénommées moteurs .
L'invention s'applique plus particulièrement, mais pas exclusivement, aux avions équipés de turboréacteur ou de turbopropulseurs, comme cela est plus détaillé ci-après, mais pourrait également s'appliquer à tout engin volant ou aéronef.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Cependant, à grande vitesse, la variation de l'incidence affecte sensiblement la variation de la vitesse estimée correspondante par un fort taux d'échange. Il en résulte une imprécision trop importante pour le but recherché : cette solution n'est exploitable que dans un domaine de basses vitesses et non dans tout le domaine de vol d'un aéronef.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
10008a] La présente invention vise un procédé pour déterminer une vitesse air d'un aéronef comportant un niveau avion incluant au moins des systèmes d'affichages, de surveillance, d'alarmes, de navigation et de commandes dans un cockpit et un niveau moteur distinct du niveau avion et incluant une unité de traitement et des moteurs, chacun des moteurs incluant au moins une nacelle et un attelage de compression d'air et de détente de gaz, le procédé comprenant des étapes de:
mesurer, au niveau moteur, une pression statique nacelle à partir d'air ambiant localisé sous l'au moins une nacelle d'un premier moteur;
2a déterminer, au niveau moteur, une pression totale moteur en mesurant une pluralité
de valeurs de paramètres moteur d'un composant moteur sélectionné puis en simulant un modèle d'un champ aérodynamique et/ou d'un cycle thermodynamique du composant du moteur sélectionné pour déduire la pression totale moteur;
calculer la vitesse air de l'aéronef à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur déterminées au niveau moteur;
transmettre la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur à des systèmes sélectionnés au niveau avion; et contrôler les systèmes sélectionnés au niveau avion à partir de la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur.
[0008b] Des modes de réalisation préférentiels du procédé sont décrits ci-dessous.
par exemple du système anémométrique ¨, de navigation et de commandes de vol d'un aéronef. Cet aéronef comporte des moteurs composés chacun au moins d'une nacelle, et d'un attelage de compression d'air et de détente de gaz.
Dans ce procédé, la vitesse air est une vitesse air dite moteur déterminée à partir de paramètres moteur spécifiques résultant de mesures effectuées uniquement au niveau d'au moins un moteur, à savoir à partir d'une pression statique de l'air ambiant, dite pression statique nacelle, mesurée sous la nacelle de ce moteur, et d'une pression totale, dite pression totale moteur, déterminée à partir de valeurs de paramètres moteur par des moyens de modélisation d'un champ aérodynamique et/ou d'un cycle thermodynamique d'au moins un composant du moteur.
L'expression sous la nacelle signifie entre le capot externe et le capot interne de cette nacelle.
ces données peuvent constituer autant de sources alternatives d'information de vitesse que de nombre de moteurs équipant l'aéronef.
[0015a] La présente invention vise aussi un aéronef configuré pour déterminer une vitesse air, comprenant un niveau avion incluant des système d'affichages, de surveillance, de navigation, .. d'alarmes et de commandes; et un niveau moteur distinct du niveau avion et incluant une unité de traitement et au moins un moteur, chaque moteur incluant au moins une nacelle, un attelage de compression d'air et de détente de gaz, et un composant moteur sélectionné, l'unité de traitement étant configurée pour recevoir une pression statique nacelle mesurée au niveau moteur à partir d'air ambient localisé sous l'au moins une nacelle d'un premier moteur et déterminer une pression totale moteur en simulant un modèle d'un champ aérodynamique et/ou un cycle thermodynamique du composant moteur sélectionné du premier moteur à partir des mesures d'une pluralité de valeurs de paramètres moteur au niveau du composant moteur sélectionné, pour ainsi permettre à la vitesse air de l'aéronef d'être calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur, dans lequel des systèmes sélectionnés au niveau avion sont contrôlés à
partir de la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur.
[0015b] Des modes de réalisation préférentiels de l'aéronef sont décrits ci-dessous.
de fourniture d'une vitesse air au niveau avion défini ci-dessus peut être mis en oeuvre. Un tel 4a aéronef est équipé de moteurs, chaque moteur étant composé au moins d'une nacelle et d'au moins un attelage compresseur/turbine, par exemple un attelage haute pression (ci-après HP) et un attelage basse pression (ci-après BP), d'au moins une unité de traitement de données moteurs, ainsi que d'au moins un système avion d'affichages, en particulier dans le cockpit, de surveillance, de navigation, d'alarmes et de commandes de vol au niveau avion en liaison avec cette unité. Dans cet aéronef, au moins un moteur est muni d'au moins une sonde de pression statique de l'air ambiant agencée sous la nacelle, d'au moins une sonde de pression statique moteur, d'au moins un capteur de vitesse de rotation du moteur, d'au moins une sonde de pression de sortie d'un étage compresseur et d'au .. moins une sonde de température de l'air ambiant. Ces sondes et capteurs (ci-après détecteurs) sont reliés à l'unité de traitement qui est apte à transmettre, à
partir des mesures fournies par au moins une partie des détecteurs à l'entrée de moyens de modélisation d'un champ aérodynamique et/ou d'un cycle thermodynamique d'au moins un composant d'au moins un moteur, des données moteur de détermination de la vitesse air à
au moins l'un des systèmes au niveau avion.
convertir les mesures en signaux représentatifs de paramètres de pression statique, de vitesse de rotation, et de température, et à transmettre ces signaux à
l'unité de traitement de données. Cette unité de traitement est alors apte à transmettre, à
partir de ces signaux, des données de pression statique nacelle et de pression totale moteur à au moins l'un des systèmes au niveau avion pour déterminer des données de vitesse air sous une forme adaptée aux besoins, en particulier sous forme de vitesse conventionnelle et de nombre de Mach.
PRÉSENTATION DES FIGURES
- la figure 1, un schéma en coupe d'un moteur d'aéronef équipé de détecteurs de mesure intervenant dans la fourniture d'une vitesse air de l'aéronef selon l'invention, et - la figure 2, un diagramme fonctionnel d'élaboration et d'utilisation des vitesses air de l'aéronef selon le procédé de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Les données des sondes P1 à P3 et 11 ainsi que celles du capteur Ni sont transmises à l'unité de traitement.
Sp3, Sv et St par des transducteurs Tri à Tr5 appropriés, connus de la personne de l'art.
Ces signaux sont ensuite convertis en données numériques dans un convertisseur analogique/numérique Cl de l'unité de traitement numérique 40. Les signaux de pression statique de l'air ambiant, Spi, sont converties en données numériques de pression statique nacelle Psn.
Enfin, les signaux de vitesse Sv et de température St sont convertis en données numériques Vm et Tm via le convertisseur.
[0034J L'unité 40 transmet alors les données Psn et Ptm aux systèmes au niveau avion Si à S3 qui déterminent alors la vitesse air de l'aéronef sous des formes adaptées à l'utilisation de cette information de vitesse. Ces systèmes Si à
S3 sont dédiés, dans l'exemple illustré, respectivement aux affichages du cockpit, aux alarmes de la centrale anémométrique Sa et aux commandes de vol. Dans d'autres variantes, les données sont fournies à un sous-ensemble de ces systèmes et/ou au système ou centrale anémométrique Sa.
[0035] Par exemple, il est possible de déterminer des données de vitesse air conventionnelle Vc et de nombre de Mach Mr, par les formules connues :
\a_ Pt,õ
xV - 5 ___________________ +1 -1 -\
avec Po = pression statique de référence (pression atmosphérique de 1013, 25 mbar), et r M = 5 x Pt'" 1 ,,Psn [0036]Afin d'éviter une fluctuation trop importante du flux de données ainsi déterminées, il est avantageux de filtrer les paramètres Psr, et Ptm selon une bande passante appropriée. De même les valeurs de Vc et Mn sont avantageusement filtrées en fonction des besoins de l'utilisateur.
[0037]Ainsi, chaque turboréacteur est apte à fournir des données de pressions Psr, et Ptm et donc potentiellement des données de vitesses Vc et Mn. Par ailleurs, des données de vitesses anémométriques Va du système anémométrique peuvent également être délivrées par exemple aux systèmes de surveillance avion pour constituer différentes sources. Les données de vitesses relatives à
chaque turboréacteur constituent alors autant de sources alternatives d'information de vitesse que de nombre de turboréacteurs équipant l'aéronef pour les systèmes avion.
[0038]Ces sources et les données de vitesse Va des centrales anémométriques Sa peuvent être combinées selon l'invention par chaque système avion en fonction des besoins.
[0039]Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. En particulier, d'autres extraits de modélisation peuvent être utilisés. Par exemple, en référence à la figure 2, le champ aérodynamique d'un compresseur 12 ou 14 peut être modélisé en entrant des 5 données de mesures d'un capteur de vitesse N2 de ce compresseur, des sondes de pressions statiques de l'air P2 et P3 agencées en amont et en aval de ce compresseur, de sonde de pression P4 en sortie du compresseur, et de capteur de température de l'air T2 en un point du compresseur. Par ailleurs, la détermination des vitesses air moteur peut être effectuée par l'unité de traitement puis transmise 10 au niveau avion ou directement au niveau avion par les systèmes avion.
Claims (15)
mesurer, au niveau moteur, une pression statique nacelle à partir d'air ambiant localisé sous l'au moins une nacelle d'un premier moteur;
déterminer, au niveau moteur, une pression totale moteur en mesurant une pluralité de valeurs de paramètres moteur d'un composant moteur sélectionné
puis en simulant un modèle d'un champ aérodynamique et/ou d'un cycle thermodynamique du composant du moteur sélectionné pour déduire la pression totale moteur;
calculer la vitesse air de l'aéronef à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur déterminées au niveau moteur;
transmettre la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur à des systèmes sélectionnés au niveau avion; et contrôler les systèmes sélectionnés au niveau avion à partir de la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur.
mesurer une pression statique d'air à la fois en amont et en aval du compresseur, une pression de sortie compresseur, une vitesse de rotation du compresseur, et une température au niveau du compresseur.
mesurer une pression statique d'air à la fois en amont et en aval de la soufflante, une pression de sortie soufflante, une vitesse de rotation de la soufflante, et une température au niveau de la soufflante.
répéter les étapes de mesurer, de déterminer, et de calculer la vitesse air pour chacun des autres moteurs au niveau moteur; et transmettre la vitesse air calculée pour chaque moteur au niveau moteur aux systèmes sélectionnés au niveau avion, pour ainsi fournir aux systèmes sélectionnés autant de sources alternatives d'information de vitesse que de nombre de moteurs dans l'aéronef.
mesurer une vitesse d'air anémométrique de l'aéronef avec la centrale de mesure anémométrique; et transmettre la vitesse d'air anémométrique aux systèmes sélectionnés au niveau avion de l'aéronef pour que les systèmes sélectionnés reçoivent différentes sources de détermination de vitesse air, au moins une parmi lesquelles est basée sur des mesures effectuées uniquement au niveau avion et au moins une autre parmi lesquelles est basée sur des mesures effectuées uniquement au niveau moteur.
partir d'air ambient localisé sous l'au moins une nacelle d'un premier moteur et déterminer une pression totale moteur en simulant un modèle d'un champ aérodynamique et/ou un cycle thermodynamique du composant moteur sélectionné du premier moteur à partir des mesures d'une pluralité
de valeurs de paramètres moteur au niveau du composant moteur sélectionné, pour ainsi permettre à la vitesse air de l'aéronef d'être calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur, dans lequel des systèmes sélectionnés au niveau avion sont contrôlés à partir de la vitesse air calculée à partir de la pression statique nacelle et de la pression totale moteur.
de sondes de pression, une vitesse du capteur de vitesse de rotation, et une température de la sonde de température d'air.
partir d'une vitesse soufflante mesurée par le capteur de vitesse de rotation, une température d'air au niveau de la soufflante mesurée par la sonde de température d'air, une pression statique d'air à la fois en amont et en aval de la soufflante mesurée par la pluralité de sondes de pression, et une pression soufflante en sortie mesurée par l'une parmi la pluralité de sondes de pression.
convertir les mesures de paramètres fournis par la pluralité de sondes de pression, le capteur de vitesse de rotation, et la sonde de température d'air en signaux représentatifs de paramètres de pression statique, de vitesse de rotation et de température, et à
transmettre les signaux à l'unité de traitement.
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