CA2834757A1 - Ensemble et procede de surveillance pour detecter des defauts structurels pouvant apparaitre dans une nacelle d'aeronef en service - Google Patents
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Abstract
Cet ensemble de surveillance (11) comprend une structure (10) en sandwich composite et formant une partie de la nacelle d'aéronef (1), plusieurs capteurs (14) pour générer des signaux représentatifs d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations. Chaque capteur (14) émet lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence. Chaque capteur (14) est un microsystème électromécanique comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique. Une unité de calcul (15) est adaptée : pour évaluer les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée; pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif; et à partir de ladite comparaison, pour estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel dans la structure (10).
Description
ENSEMBLE ET PROCEDE DE SURVEILLANCE POUR DETECTER DES
DEFAUTS STRUCTURELS POUVANT APPARAITRE DANS UNE
NACELLE D'AERONEF EN SERVICE
La présente invention concerne un ensemble de surveillance pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service. Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé
de surveillance pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service.
La présente invention trouve application notamment dans le domaine aéronautique ou dans le domaine aérospatial, en particulier pour réaliser le contrôle non destructif d'une structure de nacelle de réacteur.
Dans l'art antérieur, décrit dans US6006163A, un ensemble de surveillance réalise le contrôle non destructif de certains composants d'un moteur d'avion. Un tel ensemble de surveillance comprend plusieurs capteurs piézoélectriques connectés à une unité de calcul. Les capteurs piézoélectriques ne peuvent mesurer l'amplitude des vibrations qu'a la surface externe du composant à surveiller. Les capteurs piézoélectriques communiquent leurs mesures à l'unité de calcul, laquelle analyse ces mesures, de façon à signaler l'éventuelle apparition d'un défaut structurel.
Cependant, chaque capteur piézoélectrique doit être connecté
par des câbles électriquement conducteurs, dune part, à une source d'alimentation, et d'autre part, à l'unité de calcul. L'installation d'une telle source d'alimentation et de telles connexions sont difficiles et coûteuses à
réaliser. En outre, de telles connexions présentent des risques importants de rupture à cause des vibrations et chocs subis par le composant à surveiller.
Un tel ensemble de surveillance est donc peu fiable, car, dans le cas d'une rupture, un défaut structurel risque de ne pas être détecté.
Dans la présente demande, l'adjectif conducteur et les verbes conduire , connecter et raccorder se rapportent à la conduction d'électricité, réalisée généralement au moyen d'un conducteur solide.
DEFAUTS STRUCTURELS POUVANT APPARAITRE DANS UNE
NACELLE D'AERONEF EN SERVICE
La présente invention concerne un ensemble de surveillance pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service. Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé
de surveillance pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service.
La présente invention trouve application notamment dans le domaine aéronautique ou dans le domaine aérospatial, en particulier pour réaliser le contrôle non destructif d'une structure de nacelle de réacteur.
Dans l'art antérieur, décrit dans US6006163A, un ensemble de surveillance réalise le contrôle non destructif de certains composants d'un moteur d'avion. Un tel ensemble de surveillance comprend plusieurs capteurs piézoélectriques connectés à une unité de calcul. Les capteurs piézoélectriques ne peuvent mesurer l'amplitude des vibrations qu'a la surface externe du composant à surveiller. Les capteurs piézoélectriques communiquent leurs mesures à l'unité de calcul, laquelle analyse ces mesures, de façon à signaler l'éventuelle apparition d'un défaut structurel.
Cependant, chaque capteur piézoélectrique doit être connecté
par des câbles électriquement conducteurs, dune part, à une source d'alimentation, et d'autre part, à l'unité de calcul. L'installation d'une telle source d'alimentation et de telles connexions sont difficiles et coûteuses à
réaliser. En outre, de telles connexions présentent des risques importants de rupture à cause des vibrations et chocs subis par le composant à surveiller.
Un tel ensemble de surveillance est donc peu fiable, car, dans le cas d'une rupture, un défaut structurel risque de ne pas être détecté.
Dans la présente demande, l'adjectif conducteur et les verbes conduire , connecter et raccorder se rapportent à la conduction d'électricité, réalisée généralement au moyen d'un conducteur solide.
2 La présente invention vise notamment à résoudre, en tout ou partie, les problèmes mentionnés ci-avant.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de surveillance, pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service, l'ensemble de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins une structure sandwich en matériau composite avec au moins deux strates distinctes, la structure étant adaptée pour former au moins une partie de la nacelle d'aéronef ;
- plusieurs capteurs agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure lorsque la nacelle d'aéronef est en service, chaque capteur étant adapté pour émettre lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - au moins une unité de calcul adaptée :
= pour évaluer les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
= pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif ; et = à partir de ladite comparaison, pour estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel dans la structure.
En d'autres termes, un ensemble de surveillance conforme à
l'invention comprend des capteurs MEMS énergétiquement autonomes et pouvant communiquer sans fil avec la ou les unité(s) de calcul, qui peu(ven)t analyser les mesures transmises par chaque capteur.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de surveillance, pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service, l'ensemble de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins une structure sandwich en matériau composite avec au moins deux strates distinctes, la structure étant adaptée pour former au moins une partie de la nacelle d'aéronef ;
- plusieurs capteurs agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure lorsque la nacelle d'aéronef est en service, chaque capteur étant adapté pour émettre lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - au moins une unité de calcul adaptée :
= pour évaluer les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
= pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif ; et = à partir de ladite comparaison, pour estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel dans la structure.
En d'autres termes, un ensemble de surveillance conforme à
l'invention comprend des capteurs MEMS énergétiquement autonomes et pouvant communiquer sans fil avec la ou les unité(s) de calcul, qui peu(ven)t analyser les mesures transmises par chaque capteur.
3 Un capteur énergétiquement autonome est un capteur qui peut s'autoalimenter en énergie électrique. Les capteurs MEMS équipant un ensemble conforme à l'invention convertissent l'énergie mécanique de chocs ou vibrations en énergie électrique. En effet, chacun de ces capteurs MEMS
comprend un microsystème électromécanique qui forme une sorte de micro-alternateur adapté pour générer l'énergie électrique dont les autres éléments du capteur MEMS ont besoin pour fonctionner. En d'autres termes, chaque capteur MEMS produit lui-même l'énergie électrique qui est nécessaire à son fonctionnement.
Ainsi, l'alimentation énergétique d'un tel capteur MEMS a un impact environnemental nul, car ce capteur MEMS produit de l'énergie électrique à partir des chocs ou des vibrations subis. De plus, de tels capteurs MEMS dispensent de câbler des fils électriques qui étaient auparavant nécessaires aux capteurs piézoélectriques utilisés dans l'art antérieur.
Comme les capteurs MEMS sont agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites à l'intérieur de la structure sandwich, les capteurs MEMS permettent de surveiller la structure sandwich dans son épaisseur, ce qui n'est pas possible dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où
les capteurs sont collés ou rapportés sur la surface externe de la structure d'une pièce.
Par ailleurs, cet agencement des capteurs permet d'éliminer les problèmes de collage défectueux et les fausses informations qui risqueraient d'en découler. En effet, dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où les capteurs sont collés sur la surface externe de la structure d'une pièce, il est parfois difficile de discriminer les signaux émis par un capteur détectant un collage défectueux sur la structure par rapport à des signaux émis par un capteur détectant un défaut apparu dans la structure.
Ainsi, un tel ensemble de surveillance peut être rapidement installé sur la structure ou nacelle à surveiller et il permet de détecter l'éventuelle apparition d'un défaut structurel, à l'intérieur de la structure d'une nacelle. De plus, un tel ensemble de surveillance a un fonctionnement fiable et une durée de service élevée, car les capteurs sont robustes et sans fil.
Dans la présente demande, les verbes relier , transmettre et leurs dérivés se rapportent à la transmission de signaux par ondes électromagnétiques, sans fil conducteur et au moyen d'un lien direct ou
comprend un microsystème électromécanique qui forme une sorte de micro-alternateur adapté pour générer l'énergie électrique dont les autres éléments du capteur MEMS ont besoin pour fonctionner. En d'autres termes, chaque capteur MEMS produit lui-même l'énergie électrique qui est nécessaire à son fonctionnement.
Ainsi, l'alimentation énergétique d'un tel capteur MEMS a un impact environnemental nul, car ce capteur MEMS produit de l'énergie électrique à partir des chocs ou des vibrations subis. De plus, de tels capteurs MEMS dispensent de câbler des fils électriques qui étaient auparavant nécessaires aux capteurs piézoélectriques utilisés dans l'art antérieur.
Comme les capteurs MEMS sont agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites à l'intérieur de la structure sandwich, les capteurs MEMS permettent de surveiller la structure sandwich dans son épaisseur, ce qui n'est pas possible dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où
les capteurs sont collés ou rapportés sur la surface externe de la structure d'une pièce.
Par ailleurs, cet agencement des capteurs permet d'éliminer les problèmes de collage défectueux et les fausses informations qui risqueraient d'en découler. En effet, dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où les capteurs sont collés sur la surface externe de la structure d'une pièce, il est parfois difficile de discriminer les signaux émis par un capteur détectant un collage défectueux sur la structure par rapport à des signaux émis par un capteur détectant un défaut apparu dans la structure.
Ainsi, un tel ensemble de surveillance peut être rapidement installé sur la structure ou nacelle à surveiller et il permet de détecter l'éventuelle apparition d'un défaut structurel, à l'intérieur de la structure d'une nacelle. De plus, un tel ensemble de surveillance a un fonctionnement fiable et une durée de service élevée, car les capteurs sont robustes et sans fil.
Dans la présente demande, les verbes relier , transmettre et leurs dérivés se rapportent à la transmission de signaux par ondes électromagnétiques, sans fil conducteur et au moyen d'un lien direct ou
4 PCT/FR2012/050799 indirect, c'est-à-dire par l'intermédiaire d'aucun, d'un ou de plusieurs composant(s).
Selon un mode de réalisation, un seuil de détection est appliqué
sur le module de la fonction de transfert courante mesuré à une fréquence de résonance.
Ainsi, un tel un seuil de détection en amplitude ou en module permet de déterminer la taille d'un défaut structurel.
Selon un mode de réalisation, un seuil de détection est appliqué
sur le nombre et/ou sur la(les) valeur(s) de(s) fréquence(s) de résonance de la fonction de transfert courante par rapport à la fonction de transfert nominale.
Ainsi, un tel un seuil de détection en fréquence permet de déterminer la position d'un défaut structurel dans la structure, notamment en exploitant les signaux générés par plusieurs capteurs voisins formant une sorte de réseau.
Selon un mode de réalisation, chaque seuil de détection respectif est fixé de manière absolue, de préférence à partir de la fonction de transfert nominale.
Ainsi, un tel seuil de détection absolu permet de déterminer la présence d'un défaut structurel sur la base des signaux transmis par un seul capteur, après avoir le cas échéant réalisé des corrélations avec les capteurs voisins de façon à supprimer des bruits blancs et/ou de fausses informations.
Selon un mode de réalisation, chaque seuil de détection respectif est fixé de manière relative, l'unité de calcul comparant une fonction de transfert courante résultant des signaux d'un capteur avec au moins une fonction de transfert courante résultant des signaux d'au moins un capteur distinct.
Ainsi, un tel un seuil de détection relatif permet de recouper les mesures effectuées par plusieurs capteurs, donc de détecter un défaut structurel de taille relativement petite.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble de surveillance comprend plusieurs unités de calcul, chaque unité de calcul étant incorporée dans un capteur respectif.
Ainsi, de telles unités de calcul permettent de transformer en signaux normés (déplacement, vibration et chocs...) les contraintes qui sont générées essentiellement en déplacement. Des filtrages peuvent en outre être réalisés préalablement pour extraire le signal correspondant réellement à
un défaut structurel et s'affranchir des contraintes récurrentes liées au profil nominal de vibration de la nacelle d'aéronef.
Selon un mode de réalisation, un ensemble de surveillance
Selon un mode de réalisation, un seuil de détection est appliqué
sur le module de la fonction de transfert courante mesuré à une fréquence de résonance.
Ainsi, un tel un seuil de détection en amplitude ou en module permet de déterminer la taille d'un défaut structurel.
Selon un mode de réalisation, un seuil de détection est appliqué
sur le nombre et/ou sur la(les) valeur(s) de(s) fréquence(s) de résonance de la fonction de transfert courante par rapport à la fonction de transfert nominale.
Ainsi, un tel un seuil de détection en fréquence permet de déterminer la position d'un défaut structurel dans la structure, notamment en exploitant les signaux générés par plusieurs capteurs voisins formant une sorte de réseau.
Selon un mode de réalisation, chaque seuil de détection respectif est fixé de manière absolue, de préférence à partir de la fonction de transfert nominale.
Ainsi, un tel seuil de détection absolu permet de déterminer la présence d'un défaut structurel sur la base des signaux transmis par un seul capteur, après avoir le cas échéant réalisé des corrélations avec les capteurs voisins de façon à supprimer des bruits blancs et/ou de fausses informations.
Selon un mode de réalisation, chaque seuil de détection respectif est fixé de manière relative, l'unité de calcul comparant une fonction de transfert courante résultant des signaux d'un capteur avec au moins une fonction de transfert courante résultant des signaux d'au moins un capteur distinct.
Ainsi, un tel un seuil de détection relatif permet de recouper les mesures effectuées par plusieurs capteurs, donc de détecter un défaut structurel de taille relativement petite.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble de surveillance comprend plusieurs unités de calcul, chaque unité de calcul étant incorporée dans un capteur respectif.
Ainsi, de telles unités de calcul permettent de transformer en signaux normés (déplacement, vibration et chocs...) les contraintes qui sont générées essentiellement en déplacement. Des filtrages peuvent en outre être réalisés préalablement pour extraire le signal correspondant réellement à
un défaut structurel et s'affranchir des contraintes récurrentes liées au profil nominal de vibration de la nacelle d'aéronef.
Selon un mode de réalisation, un ensemble de surveillance
5 selon l'invention comprend une unité de calcul agencée à distance des capteurs et adaptée pour recevoir lesdits signaux de chaque capteur.
Ainsi, une telle unité de calcul permet de récupérer par liaisons radiofréquences les signaux normés, ce qui permet de corréler les différentes données, d'authentifier le défaut structurel et d'en déduire sa localisation ou position. Une condensation de ces informations peut alors être réalisée puis transmise à un outil de diagnostic et de maintenance sol ou à une unité de maintenance embarquée dans l'aéronef.
Selon un mode de réalisation, un ensemble de surveillance selon l'invention comprend en outre des organes de transmission adaptés chacun pour recevoir lesdits signaux d'un capteur respectif et pour les transmettre à une unité de calcul respective, les organes de transmission étant formés par des composants d'identification par radiofréquence embarqués sur l'aéronef.
Ainsi, de tels organes de transmission facilitent la transmission à
une unité de calcul des signaux émis par les capteurs ; de tels organes de transmission sont déjà implantés sur l'aéronef, ce qui limite les coûts d'installation d'un ensemble de surveillance conforme à l'invention. Dans ce mode aussi, des informations condensées peuvent être transmises à une unité de maintenance embarquée dans l'aéronef.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur émet lesdits signaux avec une intensité supérieure à l'atténuation réalisée par la structure.
Ainsi, de tels capteurs assurent une transmission intégrale des signaux à l'unité de calcul.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur est de type passif et composé de silicium, chaque capteur comportant de préférence des moyens mécaniques de comptage.
Ainsi, un tel capteur est particulièrement compact et peu coûteux.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur est intégré ou noyé dans la structure.
Ainsi, une telle unité de calcul permet de récupérer par liaisons radiofréquences les signaux normés, ce qui permet de corréler les différentes données, d'authentifier le défaut structurel et d'en déduire sa localisation ou position. Une condensation de ces informations peut alors être réalisée puis transmise à un outil de diagnostic et de maintenance sol ou à une unité de maintenance embarquée dans l'aéronef.
Selon un mode de réalisation, un ensemble de surveillance selon l'invention comprend en outre des organes de transmission adaptés chacun pour recevoir lesdits signaux d'un capteur respectif et pour les transmettre à une unité de calcul respective, les organes de transmission étant formés par des composants d'identification par radiofréquence embarqués sur l'aéronef.
Ainsi, de tels organes de transmission facilitent la transmission à
une unité de calcul des signaux émis par les capteurs ; de tels organes de transmission sont déjà implantés sur l'aéronef, ce qui limite les coûts d'installation d'un ensemble de surveillance conforme à l'invention. Dans ce mode aussi, des informations condensées peuvent être transmises à une unité de maintenance embarquée dans l'aéronef.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur émet lesdits signaux avec une intensité supérieure à l'atténuation réalisée par la structure.
Ainsi, de tels capteurs assurent une transmission intégrale des signaux à l'unité de calcul.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur est de type passif et composé de silicium, chaque capteur comportant de préférence des moyens mécaniques de comptage.
Ainsi, un tel capteur est particulièrement compact et peu coûteux.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur est intégré ou noyé dans la structure.
6 En d'autres termes, chaque capteur est directement intégré à la structure sandwich. Par exemple, chaque capteur peut être intégré ou noyé
dans la matrice (généralement une résine) du matériau composite composant la structure sandwich.
Comme les capteurs MEMS sont agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites à l'intérieur de la structure sandwich, les capteurs MEMS permettent de surveiller la structure sandwich dans son épaisseur, ce qui n'est pas possible dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où
les capteurs sont collés ou rapportés sur la surface externe de la structure d'une pièce.
Par ailleurs, cet agencement des capteurs permet d'éliminer les problèmes de collage défectueux et les fausses informations qui risqueraient d'en découler. En effet, dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où les capteurs sont collés sur la surface externe de la structure d'une pièce, il est parfois difficile de discriminer les signaux émis par un capteur détectant un collage défectueux sur la structure par rapport à des signaux émis par un capteur détectant un défaut apparu dans la structure.
Ainsi, de tels capteurs peuvent être solidarisés de manière aisée et durable à la structure.
Selon un mode de réalisation, les capteurs sont répartis en plusieurs points de la structure, de façon à surveiller la majeure partie de la structure.
Ainsi, la répartition des capteurs permet de couvrir toute la structure à surveiller.
Selon un mode de réalisation, plusieurs capteurs sont agencés pour mesurer des vibrations produites entre deux strates distinctes lorsque la nacelle d'aéronef est en service.
Ainsi, de capteurs positionnés à l'interface entre deux strates de la structure permettent de détecter un éventuel décollement entre ces deux strates.
Selon une variante, la densité de capteurs est supérieure dans les régions de la structure qui sont destinées à subir le plus de contraintes mécaniques. Ainsi, de telles régions sont surveillées de manière plus sûre.
Selon une variante de l'invention, chaque capteur MEMS est équipé d'un micro-accumulateur électrique pour stocker une partie de
dans la matrice (généralement une résine) du matériau composite composant la structure sandwich.
Comme les capteurs MEMS sont agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites à l'intérieur de la structure sandwich, les capteurs MEMS permettent de surveiller la structure sandwich dans son épaisseur, ce qui n'est pas possible dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où
les capteurs sont collés ou rapportés sur la surface externe de la structure d'une pièce.
Par ailleurs, cet agencement des capteurs permet d'éliminer les problèmes de collage défectueux et les fausses informations qui risqueraient d'en découler. En effet, dans un ensemble de surveillance de l'art antérieur où les capteurs sont collés sur la surface externe de la structure d'une pièce, il est parfois difficile de discriminer les signaux émis par un capteur détectant un collage défectueux sur la structure par rapport à des signaux émis par un capteur détectant un défaut apparu dans la structure.
Ainsi, de tels capteurs peuvent être solidarisés de manière aisée et durable à la structure.
Selon un mode de réalisation, les capteurs sont répartis en plusieurs points de la structure, de façon à surveiller la majeure partie de la structure.
Ainsi, la répartition des capteurs permet de couvrir toute la structure à surveiller.
Selon un mode de réalisation, plusieurs capteurs sont agencés pour mesurer des vibrations produites entre deux strates distinctes lorsque la nacelle d'aéronef est en service.
Ainsi, de capteurs positionnés à l'interface entre deux strates de la structure permettent de détecter un éventuel décollement entre ces deux strates.
Selon une variante, la densité de capteurs est supérieure dans les régions de la structure qui sont destinées à subir le plus de contraintes mécaniques. Ainsi, de telles régions sont surveillées de manière plus sûre.
Selon une variante de l'invention, chaque capteur MEMS est équipé d'un micro-accumulateur électrique pour stocker une partie de
7 l'énergie électrique que produit ce capteur MEMS. Ainsi, l'autonomie de tels capteurs MEMS est augmentée.
Par ailleurs, la présente invention a pour objet un procédé de surveillance, pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service, au moins une partie de la nacelle d'aéronef étant formée par une structure sandwich en matériau composite avec au moins deux strates distinctes, le procédé de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes :
- actionner plusieurs capteurs agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure lorsque la nacelle d'aéronef est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur, lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul, les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
- opérer, au moyen de la ou de chaque unité de calcul, une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif ; et - à partir de ladite comparaison, estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel dans la structure.
Ainsi, un tel procédé permet de détecter l'éventuelle apparition d'un défaut structurel, de manière fiable.
Suivant un procédé conforme à l'invention, une unité de calcul prédétermine une fonction de transfert nominale. A cet effet, cette unité de calcul sélectionne des paramètres d'entrées, notamment des paramètres physiques, puis élabore une représentation ou un modèle mathématique normé(e), la fonction de transfert, qui est adapté(e) à la nacelle à
surveiller.
L'unité de calcul compare ensuite cette représentation mathématique à des
Par ailleurs, la présente invention a pour objet un procédé de surveillance, pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef en service, au moins une partie de la nacelle d'aéronef étant formée par une structure sandwich en matériau composite avec au moins deux strates distinctes, le procédé de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes :
- actionner plusieurs capteurs agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure lorsque la nacelle d'aéronef est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur, lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul, les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
- opérer, au moyen de la ou de chaque unité de calcul, une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif ; et - à partir de ladite comparaison, estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel dans la structure.
Ainsi, un tel procédé permet de détecter l'éventuelle apparition d'un défaut structurel, de manière fiable.
Suivant un procédé conforme à l'invention, une unité de calcul prédétermine une fonction de transfert nominale. A cet effet, cette unité de calcul sélectionne des paramètres d'entrées, notamment des paramètres physiques, puis élabore une représentation ou un modèle mathématique normé(e), la fonction de transfert, qui est adapté(e) à la nacelle à
surveiller.
L'unité de calcul compare ensuite cette représentation mathématique à des
8 seuils définis suivant cette même norme, ce qui permet de détecter l'apparition de défauts structurels.
Selon un mode de réalisation, un procédé de surveillance comprend en outre une étape consistant à prédéterminer, au niveau de chaque capteur, une fonction de transfert nominale dans l'état initial de la structure avant mise en service de la nacelle d'aéronef.
Ainsi, le procédé de surveillance enregistre une signature de la structure saine, c'est-à-dire avant l'apparition d'un défaut structurel.
La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une partie d'une nacelle d'aéronef associée à un ensemble de surveillance conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective de composants de l'ensemble de surveillance de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'une structure suivant le plan médiateur III à la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 et illustrant un défaut structurel dans la nacelle d'aéronef de la figure 1 ;
- la figure 5 est un diagramme illustrant une étape initiale d'un procédé de surveillance conforme à l'invention et réalisant un signal émis par l'ensemble de surveillance avant la mise en service de la nacelle d'aéronef de la figure 1 ;
- la figure 6 est un diagramme similaire à la figure 5 illustrant une étape ultérieure du procédé de surveillance conforme à
l'invention et réalisant un signal émis par l'ensemble de surveillance après la mise en service de la nacelle d'aéronef et l'apparition du défaut structurel illustré à la figure 4 ; et - la figure 7 est un diagramme similaire à la figure 6 illustrant une autre étape ultérieure du procédé de surveillance conforme à l'invention et réalisant un autre signal émis par l'ensemble de surveillance après la mise en service de la
Selon un mode de réalisation, un procédé de surveillance comprend en outre une étape consistant à prédéterminer, au niveau de chaque capteur, une fonction de transfert nominale dans l'état initial de la structure avant mise en service de la nacelle d'aéronef.
Ainsi, le procédé de surveillance enregistre une signature de la structure saine, c'est-à-dire avant l'apparition d'un défaut structurel.
La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une partie d'une nacelle d'aéronef associée à un ensemble de surveillance conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective de composants de l'ensemble de surveillance de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'une structure suivant le plan médiateur III à la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 et illustrant un défaut structurel dans la nacelle d'aéronef de la figure 1 ;
- la figure 5 est un diagramme illustrant une étape initiale d'un procédé de surveillance conforme à l'invention et réalisant un signal émis par l'ensemble de surveillance avant la mise en service de la nacelle d'aéronef de la figure 1 ;
- la figure 6 est un diagramme similaire à la figure 5 illustrant une étape ultérieure du procédé de surveillance conforme à
l'invention et réalisant un signal émis par l'ensemble de surveillance après la mise en service de la nacelle d'aéronef et l'apparition du défaut structurel illustré à la figure 4 ; et - la figure 7 est un diagramme similaire à la figure 6 illustrant une autre étape ultérieure du procédé de surveillance conforme à l'invention et réalisant un autre signal émis par l'ensemble de surveillance après la mise en service de la
9 nacelle d'aéronef et l'apparition du défaut structurel illustré
à la figure 4.
La figure 1 illustre une nacelle d'aéronef 1 qui forme un logement tubulaire pour un turboréacteur non représenté. La nacelle d'aéronef 1 a notamment pour fonction de canaliser les flux d'air générés par le turboréacteur. La nacelle 1 est globalement située sous une aile 2 de l'aéronef. Un mât 3 lie la nacelle 1 à l'aile 2.
La nacelle 1 comprend une section amont formant une entrée d'air 4, une section médiane 5 entourant une soufflante non représentée, et une section aval 6 entourant le turboréacteur et abritant un système d'inversion de poussée non représenté. L'entrée d'air 4 a notamment pour fonction de diriger vers le turboréacteur l'air pour alimenter la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur.
Au moins une partie de la nacelle 1 est formée par une structure 10 réalisée par un sandwich en matériau composite avec plusieurs strates distinctes, dont deux portent les références 10.1 et 10.2 à la figure 3.
Dans l'exemple des figures, l'entrée d'air 4, la section médiane 5 et la section aval 6 comprennent chacune une partie de la structure 10. Dans la présente demande, le terme structure désigne globalement un ou plusieurs composant(s) agencé(s) pour conférer une résistance mécanique à la nacelle d'aéronef.
Pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans la nacelle 1 en service, la structure 10 est équipée d'une partie d'un ensemble de surveillance 11, lequel opère par contrôle non destructif et comprend en particulier de deux ceintures de capteurs 12.
Comme le montre la figure 2, chaque ceinture de capteurs 12 est représentée en pointillés à la figure 1, car elle est intégrée dans la structure 10 sans apparaître à la surface externe de la nacelle 1. Chaque ceinture de capteurs 12 comprend un ruban 13 et plusieurs capteurs 14. Les capteurs 14 sont répartis en plusieurs points de la structure 10, de façon à
surveiller la majeure partie de la structure 10.
Chaque capteur 14 est formé par un microsystème électromécanique (usuellement désignés par l'acronyme anglais MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations subis par la nacelle 1 en service. Chaque capteur 14 est de type passif et comporte de préférence des moyens mécaniques de comptage. Par exemple, chaque capteur 14 peut être formé par un capteur ChronoMEMS produit par la société SilMach.
Comme le montre la figure 3, les capteurs 14 sont collés sur une 5 face externe de la strate 10.1 de la structure 10, puis recouverts par une autre strate. Les capteurs 14 sont ainsi intégrés à l'intérieur de la structure 10.
Alternativement, ces capteurs peuvent être directement intégrés ou noyés dans une strate, par exemple dans la matrice (résine) d'un matériau composite composant tout ou partie de la structure 10. Les capteurs 14 sont
à la figure 4.
La figure 1 illustre une nacelle d'aéronef 1 qui forme un logement tubulaire pour un turboréacteur non représenté. La nacelle d'aéronef 1 a notamment pour fonction de canaliser les flux d'air générés par le turboréacteur. La nacelle 1 est globalement située sous une aile 2 de l'aéronef. Un mât 3 lie la nacelle 1 à l'aile 2.
La nacelle 1 comprend une section amont formant une entrée d'air 4, une section médiane 5 entourant une soufflante non représentée, et une section aval 6 entourant le turboréacteur et abritant un système d'inversion de poussée non représenté. L'entrée d'air 4 a notamment pour fonction de diriger vers le turboréacteur l'air pour alimenter la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur.
Au moins une partie de la nacelle 1 est formée par une structure 10 réalisée par un sandwich en matériau composite avec plusieurs strates distinctes, dont deux portent les références 10.1 et 10.2 à la figure 3.
Dans l'exemple des figures, l'entrée d'air 4, la section médiane 5 et la section aval 6 comprennent chacune une partie de la structure 10. Dans la présente demande, le terme structure désigne globalement un ou plusieurs composant(s) agencé(s) pour conférer une résistance mécanique à la nacelle d'aéronef.
Pour détecter des défauts structurels pouvant apparaître dans la nacelle 1 en service, la structure 10 est équipée d'une partie d'un ensemble de surveillance 11, lequel opère par contrôle non destructif et comprend en particulier de deux ceintures de capteurs 12.
Comme le montre la figure 2, chaque ceinture de capteurs 12 est représentée en pointillés à la figure 1, car elle est intégrée dans la structure 10 sans apparaître à la surface externe de la nacelle 1. Chaque ceinture de capteurs 12 comprend un ruban 13 et plusieurs capteurs 14. Les capteurs 14 sont répartis en plusieurs points de la structure 10, de façon à
surveiller la majeure partie de la structure 10.
Chaque capteur 14 est formé par un microsystème électromécanique (usuellement désignés par l'acronyme anglais MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations subis par la nacelle 1 en service. Chaque capteur 14 est de type passif et comporte de préférence des moyens mécaniques de comptage. Par exemple, chaque capteur 14 peut être formé par un capteur ChronoMEMS produit par la société SilMach.
Comme le montre la figure 3, les capteurs 14 sont collés sur une 5 face externe de la strate 10.1 de la structure 10, puis recouverts par une autre strate. Les capteurs 14 sont ainsi intégrés à l'intérieur de la structure 10.
Alternativement, ces capteurs peuvent être directement intégrés ou noyés dans une strate, par exemple dans la matrice (résine) d'un matériau composite composant tout ou partie de la structure 10. Les capteurs 14 sont
10 agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure 10 lorsque la nacelle 1 est en service.
La répartition et la densité des capteurs 14 dépendent du type de défaut structurel à détecter en priorité, car chaque défaut structurel génère une énergie qui lui est spécifique. Par exemple, des capteurs 14 peuvent être placés près des régions les plus soumises aux contraintes mécaniques, ou la densité de capteurs peut être augmentée autour de ces régions.
Chaque capteur 14 est adapté pour émettre ces signaux représentatifs par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence.
En pratique, un capteur 14 comprend, d'une part, un organe de mesure de type MEMS, non représenté, pour générer ces signaux représentatifs et, d'autre part, un organe émetteur de type MEMS, non représenté, pour émettre ces signaux représentatifs générés par l'organe d'émission.
La figure 5 illustre des signaux représentatifs des vibrations produites en un point donné de la structure 10 qui est situé près de l'interface entre les strates 10.1 et 10.2. Ces signaux sont générés par un capteur 14 dit proximal car situé près de ce point. La figure 5 est un diagramme montrant la variation d'un module H(f) ou amplitude d'une fonction de transfert en fonction de la fréquence f des vibrations.
La courbe illustrée à la figure 5 représente une fonction de transfert nominale, c'est-à-dire prédéterminée avant la mise en service de la nacelle 1, lorsque la structure 10 est exempte de défauts. La fonction de transfert ou spectre fréquentiel de ces signaux présente une fréquence de résonance f0 avec une amplitude HO.
La répartition et la densité des capteurs 14 dépendent du type de défaut structurel à détecter en priorité, car chaque défaut structurel génère une énergie qui lui est spécifique. Par exemple, des capteurs 14 peuvent être placés près des régions les plus soumises aux contraintes mécaniques, ou la densité de capteurs peut être augmentée autour de ces régions.
Chaque capteur 14 est adapté pour émettre ces signaux représentatifs par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence.
En pratique, un capteur 14 comprend, d'une part, un organe de mesure de type MEMS, non représenté, pour générer ces signaux représentatifs et, d'autre part, un organe émetteur de type MEMS, non représenté, pour émettre ces signaux représentatifs générés par l'organe d'émission.
La figure 5 illustre des signaux représentatifs des vibrations produites en un point donné de la structure 10 qui est situé près de l'interface entre les strates 10.1 et 10.2. Ces signaux sont générés par un capteur 14 dit proximal car situé près de ce point. La figure 5 est un diagramme montrant la variation d'un module H(f) ou amplitude d'une fonction de transfert en fonction de la fréquence f des vibrations.
La courbe illustrée à la figure 5 représente une fonction de transfert nominale, c'est-à-dire prédéterminée avant la mise en service de la nacelle 1, lorsque la structure 10 est exempte de défauts. La fonction de transfert ou spectre fréquentiel de ces signaux présente une fréquence de résonance f0 avec une amplitude HO.
11 Comme le montre la figure 1, l'ensemble de surveillance 11 comprend en outre une unité de calcul 15 qui a notamment pour fonction d'analyser ces signaux représentatifs, en particulier leurs spectres, dans le but de détecter l'apparition d'un défaut structurel dans la nacelle 1.
L'unité de calcul 15 est agencée à distance des capteurs 14 et elle est adaptée pour recevoir ces signaux de chaque capteur 14. Pour cet agencement, chaque capteur 14 émet ses signaux avec une intensité
supérieure à l'atténuation réalisée par la structure 10.
La figure 4 illustre un défaut structurel 10.3 apparu entre les strates 10.1 et 10.2. Le défaut structurel 10.3 correspond ici à un décollement local des strates 10.1 et 10.2. Plusieurs capteurs 14 sont agencés pour mesurer des vibrations produites entre les strates 10.1 et 10.2 lorsque la nacelle 1 est en service.
Après apparition du défaut 10.3, la figure 6 illustre des signaux représentatifs des vibrations produites au point donné précité. Ces signaux sont générés par le capteur proximal 14. La fonction de transfert courante issue de ces signaux présente encore la fréquence de résonance f0 mais avec une amplitude H1 qui est supérieure à l'amplitude HO.
Dans la présente demande, le terme courante qualifie une variable qui est mesurée à un instant donné en cours de service de la nacelle 1. Ce terme courante correspond donc à l'adjectif instantanée .
Après l'apparition d'un défaut structurel 10.3, lorsque la structure 10 est naturellement excitée à une amplitude HO et que l'amplitude H1 du signal à la fréquence de résonance f0 passe au multiple du gain par l'amplitude HO, la présence d'un défaut structurel 10.3 est détectée en un point donné, ce qui donne la position de ce défaut structurel 10.3.
L'unité de calcul 15 est adaptée pour évaluer les différences existant entre la fonction de transfert courante (fig.6) résultant des signaux courants et une fonction de transfert nominale prédéterminée (fig.5). Dans l'exemple des figures 5 et 6, une telle différence correspond à l'écart entre les amplitudes H1 et HO.
De plus, l'unité de calcul 15 est adaptée pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif. Dans l'exemple des figures 5 et 6, seul un seuil de détection HD
est appliqué, en l'occurrence sur le module de la fonction de transfert courante (fig.6) mesuré à une fréquence de résonance f0.
L'unité de calcul 15 est agencée à distance des capteurs 14 et elle est adaptée pour recevoir ces signaux de chaque capteur 14. Pour cet agencement, chaque capteur 14 émet ses signaux avec une intensité
supérieure à l'atténuation réalisée par la structure 10.
La figure 4 illustre un défaut structurel 10.3 apparu entre les strates 10.1 et 10.2. Le défaut structurel 10.3 correspond ici à un décollement local des strates 10.1 et 10.2. Plusieurs capteurs 14 sont agencés pour mesurer des vibrations produites entre les strates 10.1 et 10.2 lorsque la nacelle 1 est en service.
Après apparition du défaut 10.3, la figure 6 illustre des signaux représentatifs des vibrations produites au point donné précité. Ces signaux sont générés par le capteur proximal 14. La fonction de transfert courante issue de ces signaux présente encore la fréquence de résonance f0 mais avec une amplitude H1 qui est supérieure à l'amplitude HO.
Dans la présente demande, le terme courante qualifie une variable qui est mesurée à un instant donné en cours de service de la nacelle 1. Ce terme courante correspond donc à l'adjectif instantanée .
Après l'apparition d'un défaut structurel 10.3, lorsque la structure 10 est naturellement excitée à une amplitude HO et que l'amplitude H1 du signal à la fréquence de résonance f0 passe au multiple du gain par l'amplitude HO, la présence d'un défaut structurel 10.3 est détectée en un point donné, ce qui donne la position de ce défaut structurel 10.3.
L'unité de calcul 15 est adaptée pour évaluer les différences existant entre la fonction de transfert courante (fig.6) résultant des signaux courants et une fonction de transfert nominale prédéterminée (fig.5). Dans l'exemple des figures 5 et 6, une telle différence correspond à l'écart entre les amplitudes H1 et HO.
De plus, l'unité de calcul 15 est adaptée pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection respectif. Dans l'exemple des figures 5 et 6, seul un seuil de détection HD
est appliqué, en l'occurrence sur le module de la fonction de transfert courante (fig.6) mesuré à une fréquence de résonance f0.
12 Le seuil de détection HD est fixé préalablement à une valeur supérieure à l'amplitude HO, par exemple à 120% de HO. En d'autres termes, le seuil de détection HD est fixé de manière absolue à partir de la fonction de transfert nominale (fig.5). La comparaison opérée par l'unité de calcul 15 établit que l'amplitude H1 est supérieure au seuil de détection HD.
A partir de cette comparaison, l'unité de calcul 15 peut signaler la présence du défaut structurel 10.3 près du point précité. En d'autres termes, l'unité de calcul 15 est adaptée pour estimer ou évaluer la position du défaut structurel dans la structure 10.
La fréquence de balayage par chaque capteur est fixée de sorte que le phénomène physique à observer soit au minimum supérieur à deux fois la fréquence physique, pour permettre d'exploiter aisément l'échantillonage. La vitesse de balayage est adaptée à la fréquence de balayage.
La figure 7 illustre une autre comparaison opérée par l'unité de calcul 15, à partir des signaux générés par un autre capteur 14 : un seuil de détection est appliqué sur le nombre et/ou sur la valeur des fréquences de résonance f0 et f1 de la fonction de transfert courante (fig.7) par rapport à
la fonction de transfert nominale (fig.5).
En pratique, l'algorithme et les seuils de détection sont déterminés en fonction du type de défauts structurels à surveiller en priorité.
En service, un procédé de surveillance pour détecter un défaut structurel 10.3 pouvant apparaître dans la nacelle 1 en service comprend les étapes :
- actionner plusieurs capteurs 14 agencés de façon à
générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure 10 lorsque la nacelle 1 est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur 14, lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul 15, les différences existant entre une fonction de transfert courante (fig.6 ; fig.7) résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée (fig.5) ;
A partir de cette comparaison, l'unité de calcul 15 peut signaler la présence du défaut structurel 10.3 près du point précité. En d'autres termes, l'unité de calcul 15 est adaptée pour estimer ou évaluer la position du défaut structurel dans la structure 10.
La fréquence de balayage par chaque capteur est fixée de sorte que le phénomène physique à observer soit au minimum supérieur à deux fois la fréquence physique, pour permettre d'exploiter aisément l'échantillonage. La vitesse de balayage est adaptée à la fréquence de balayage.
La figure 7 illustre une autre comparaison opérée par l'unité de calcul 15, à partir des signaux générés par un autre capteur 14 : un seuil de détection est appliqué sur le nombre et/ou sur la valeur des fréquences de résonance f0 et f1 de la fonction de transfert courante (fig.7) par rapport à
la fonction de transfert nominale (fig.5).
En pratique, l'algorithme et les seuils de détection sont déterminés en fonction du type de défauts structurels à surveiller en priorité.
En service, un procédé de surveillance pour détecter un défaut structurel 10.3 pouvant apparaître dans la nacelle 1 en service comprend les étapes :
- actionner plusieurs capteurs 14 agencés de façon à
générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure 10 lorsque la nacelle 1 est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur 14, lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul 15, les différences existant entre une fonction de transfert courante (fig.6 ; fig.7) résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée (fig.5) ;
13 - opérer, au moyen de l'unité de calcul 15, une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection HD ; et - à partir de ladite comparaison, estimer ou évaluer la taille et/ou la position du défaut structurel 10.3 dans la structure 10.
Le procédé de surveillance peut en outre comprendre une étape consistant à prédéterminer, au niveau de chaque capteur 14, une fonction de transfert nominale (fig.5) dans l'état initial de la structure 10 avant mise en service de la nacelle 1.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais facultatives de l'invention, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possible :
- Au lieu d'une seule unité de calcul, l'ensemble de surveillance comprend plusieurs unités de calcul, chaque unité de calcul étant incorporée dans ou associé à un capteur respectif.
- L'ensemble de surveillance comprend en outre des organes de transmission adaptés chacun pour recevoir lesdits signaux d'un capteur respectif et pour les transmettre à une unité de calcul respective, les organes de transmission étant formés par des composants d'identification par radiofréquence, par exemple suivant la technologie dite RFID, qui sont déjà existants et embarqués sur l'aéronef. De tels organes de transmission peuvent être des composants distincts des capteurs, tandis que dans l'exemple des figures, un organe de transmission est intégré à chaque capteur respectif.
- Chaque seuil de détection respectif est fixé de manière relative plutôt qu'absolue. Dans ce cas, l'unité de calcul compare une fonction de transfert courante résultant des signaux d'un capteur avec au moins une fonction de transfert courante résultant des signaux d'au moins un capteur distinct.
Le procédé de surveillance peut en outre comprendre une étape consistant à prédéterminer, au niveau de chaque capteur 14, une fonction de transfert nominale (fig.5) dans l'état initial de la structure 10 avant mise en service de la nacelle 1.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais facultatives de l'invention, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possible :
- Au lieu d'une seule unité de calcul, l'ensemble de surveillance comprend plusieurs unités de calcul, chaque unité de calcul étant incorporée dans ou associé à un capteur respectif.
- L'ensemble de surveillance comprend en outre des organes de transmission adaptés chacun pour recevoir lesdits signaux d'un capteur respectif et pour les transmettre à une unité de calcul respective, les organes de transmission étant formés par des composants d'identification par radiofréquence, par exemple suivant la technologie dite RFID, qui sont déjà existants et embarqués sur l'aéronef. De tels organes de transmission peuvent être des composants distincts des capteurs, tandis que dans l'exemple des figures, un organe de transmission est intégré à chaque capteur respectif.
- Chaque seuil de détection respectif est fixé de manière relative plutôt qu'absolue. Dans ce cas, l'unité de calcul compare une fonction de transfert courante résultant des signaux d'un capteur avec au moins une fonction de transfert courante résultant des signaux d'au moins un capteur distinct.
Claims (15)
1. Ensemble de surveillance (11), pour détecter des défauts structurels (10.3) pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef (1) en service, l'ensemble de surveillance (11) étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins une structure (10) sandwich en matériau composite avec au moins deux strates (10.1, 10.2) distinctes, la structure (10) étant adaptée pour former au moins une partie de la nacelle d'aéronef (1) ;
- plusieurs capteurs (14) agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure (10) lorsque la nacelle d'aéronef (1) est en service, chaque capteur (14) étant adapté pour émettre lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur (14) étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - au moins une unité de calcul (15) adaptée :
.cndot. pour évaluer les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
.cndot. pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection (HD) respectif ; et .cndot. à partir de ladite comparaison, pour estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel (10.3) dans la structure (10).
- au moins une structure (10) sandwich en matériau composite avec au moins deux strates (10.1, 10.2) distinctes, la structure (10) étant adaptée pour former au moins une partie de la nacelle d'aéronef (1) ;
- plusieurs capteurs (14) agencés de façon à générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure (10) lorsque la nacelle d'aéronef (1) est en service, chaque capteur (14) étant adapté pour émettre lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur (14) étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - au moins une unité de calcul (15) adaptée :
.cndot. pour évaluer les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
.cndot. pour opérer une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection (HD) respectif ; et .cndot. à partir de ladite comparaison, pour estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel (10.3) dans la structure (10).
2. Ensemble de surveillance (11) selon la revendication 1, dans lequel un seuil de détection (HD) est appliqué sur le module de la fonction de transfert courante mesuré à une fréquence de résonance.
3. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un seuil de détection est appliqué
sur le nombre et/ou sur la(les) valeur(s) de(s) fréquence(s) de résonance de la fonction de transfert courante par rapport à la fonction de transfert nominale.
sur le nombre et/ou sur la(les) valeur(s) de(s) fréquence(s) de résonance de la fonction de transfert courante par rapport à la fonction de transfert nominale.
4. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque seuil de détection respectif est fixé de manière absolue, de préférence à partir de la fonction de transfert nominale.
5. Ensemble de surveillance selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque seuil de détection respectif est fixé de manière relative, l'unité de calcul comparant une fonction de transfert courante résultant des signaux d'un capteur avec au moins une fonction de transfert courante résultant des signaux d'au moins un capteur distinct.
6. Ensemble de surveillance selon l'une des revendications précédentes, comprenant plusieurs unités de calcul, chaque unité de calcul étant incorporée dans un capteur respectif.
7. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant une unité de calcul (15) agencée à distance des capteurs (14) et adaptée pour recevoir lesdits signaux de chaque capteur.
8. Ensemble de surveillance selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des organes de transmission adaptés chacun pour recevoir lesdits signaux d'un capteur respectif et pour les transmettre à une unité de calcul respective, les organes de transmission étant formés par des composants d'identification par radiofréquence embarqués sur l'aéronef.
9. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque capteur (14) émet lesdits signaux avec une intensité supérieure à l'atténuation réalisée par la structure (10).
10. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque capteur (14) est de type passif et composé de silicium, chaque capteur (14) comportant de préférence des moyens mécaniques de comptage.
11. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque capteur (14) est intégré ou noyé dans la structure (10).
12. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les capteurs (14) sont répartis en plusieurs points de la structure (10), de façon à surveiller la majeure partie de la structure (10).
13. Ensemble de surveillance (11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel plusieurs capteurs (14) sont agencés pour mesurer des vibrations produites entre deux strates (10.1, 10.2) distinctes lorsque la nacelle d'aéronef (1) est en service.
14. Procédé de surveillance, pour détecter des défauts structurels (10.3) pouvant apparaître dans une nacelle d'aéronef (1) en service, au moins une partie de la nacelle d'aéronef (1) étant formée par une structure (10) sandwich en matériau composite avec au moins deux strates (10.1, 10.2) distinctes, le procédé de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes :
- actionner plusieurs capteurs (14) agencés de façon à
générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure (10) lorsque la nacelle d'aéronef (1) est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur (14), lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur (14) étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul (15), les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
- opérer, au moyen de la ou de chaque unité de calcul (15), une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection (HD) respectif ; et - à partir de ladite comparaison, estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel (10.3) dans la structure (10).
- actionner plusieurs capteurs (14) agencés de façon à
générer des signaux représentatifs au moins d'une amplitude et/ou d'une fréquence de vibrations produites dans la structure (10) lorsque la nacelle d'aéronef (1) est en service ;
- émettre, au moyen de chaque capteur (14), lesdits signaux par ondes électromagnétiques, par exemple par radiofréquence, chaque capteur (14) étant formé par un microsystème électromécanique (MEMS) comprenant des moyens pour convertir en énergie électrique une énergie mécanique, telle que l'énergie d'un choc ou de vibrations ; et - évaluer, au moyen d'au moins une unité de calcul (15), les différences existant entre une fonction de transfert courante résultant desdits signaux et une fonction de transfert nominale prédéterminée ;
- opérer, au moyen de la ou de chaque unité de calcul (15), une comparaison entre chacune desdites différences et un seuil de détection (HD) respectif ; et - à partir de ladite comparaison, estimer ou évaluer la taille et/ou la position dudit défaut structurel (10.3) dans la structure (10).
15. Procédé de surveillance selon la revendication 14, comprenant en outre une étape consistant à prédéterminer, au niveau de chaque capteur (14), une fonction de transfert nominale dans l'état initial de la structure (10) avant mise en service de la nacelle d'aéronef (1).
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