EP3938627A1 - Procede de detection d'une fuite eventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aeronef - Google Patents

Procede de detection d'une fuite eventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aeronef

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Publication number
EP3938627A1
EP3938627A1 EP20725832.8A EP20725832A EP3938627A1 EP 3938627 A1 EP3938627 A1 EP 3938627A1 EP 20725832 A EP20725832 A EP 20725832A EP 3938627 A1 EP3938627 A1 EP 3938627A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pair
measurements
aircraft
measurement
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20725832.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien Jean Fernand DENEUVE
Ruben Abraham ELBAZ
Alrick Patrick Michel Jacques VERRIER
Christophe MATHEDARRE
Nicolas Andréa FABBRO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP3938627A1 publication Critical patent/EP3938627A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D2045/0085—Devices for aircraft health monitoring, e.g. monitoring flutter or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics

Definitions

  • An aircraft engine comprises many elements requiring, during operation of the aircraft, to be dynamically lubricated by oil, such as for example bearings, pistons, gears, etc., this in order to reduce any friction between them.
  • an aircraft engine conventionally comprises an oil circuit.
  • Such an oil circuit forms a closed circuit comprising one or more pumps configured to set the oil in motion within the pipes of said oil circuit.
  • the latter also has a reservoir, in which the oil is stored when the engine is not running, and in which the oil is pumped for circulation in the pipes.
  • the oil circuit In addition to being configured to allow oil circulation, the oil circuit also has the function, via said oil circulation and the
  • regulating the temperature one refers here to the fact of evacuating calories, or, in other words, to cool.
  • the present invention aims to remedy all or part of the
  • the invention relates to a method for detecting a possible fuel leak in an oil circuit of an aircraft engine, said aircraft comprising at least one pair of identical engines and equipped with respective oil circuits, said pair of motors being associated with at least one quadruple of measurements previously acquired in a measurement instant during operation of the motors of the pair and corresponding to a pressure measurement and a temperature measurement of the fluid contained in each of the oil circuits of the engines of the pair.
  • said detection method comprises:
  • the detection of a possible leak according to the invention is carried out in connection with the study of parameters (pressure, temperature) in a single measurement instant, and not in connection with the study of the variation of one or more parameters at a plurality of measurement instants.
  • the two motors of the pair thus form a measurement reference system evaluated at a given measurement instant, the operation of one of the motors being determined according to the other motor.
  • all of the steps of the method can be implemented by a processing device external to the engines, for example located in a ground station, so that there is no need to modify the configuration. engine material.
  • the detection method may also include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • the step of determining the quantity Q comprises:
  • the quantity Q is calculated according to the following formulation:
  • said method comprises, after the step of determining the quantity Q and before the step of comparison, a step of updating the quantity Q in which the quantity Q put à jour corresponds to the absolute value of the quantity Q previously determined.
  • said method comprises
  • a step of issuing an alert message following the detection step and when a leak is detected, a step of issuing an alert message.
  • said method comprises, following the detection step and when a leak is detected, a step of identifying a faulty motor among the motors of the pair, said step identification including:
  • said alert message when an alert message is sent, said alert message includes an identifier of the identified faulty engine.
  • each motor of the pair is also associated with at least two measurements of the volume of fluid contained in the oil circuit of said motor of the pair and previously acquired in two respective measuring instants distinct during operation of the aircraft, a measurement instant prior to take-off of the aircraft and a measurement instant subsequent to the landing of the aircraft.
  • said method comprises, for at least one motor of the pair:
  • a step of determining a difference V between the two measurements of the volume of fluid associated with said motor a step of comparing the difference V with a threshold value determined as a function of a theoretical average oil consumption of the faulty engine and of a period separating said distinct measuring instants,
  • measurements are considered, at least the steps of determining a quantity Q, comparing the quantity Q with a threshold value and detecting a possible leak being iterated for each of said measurement quadruplets.
  • the aircraft comprises several pairs of identical engines, at least the steps of determining a quantity Q, of comparing the quantity Q with a threshold value and of detecting a possible leak being iterated for each of said pairs.
  • the invention relates to a computer program comprising a set of program code instructions which, when executed by a processor, configure said processor to implement a detection method according to invention.
  • the invention relates to a recording medium readable by a computer on which is recorded a computer program according to the invention.
  • the invention relates to a processing device for the detection of a possible fuel leak in an oil circuit of an aircraft engine, said aircraft comprising at least one pair of identical engines. and equipped with respective oil circuits, said pair of motors being associated with at least one quadruple of measurements previously acquired in a measurement instant during operation of the motors of the pair and
  • the treatment device comprises:
  • a determination module configured to determine a quantity Q representative of a possible difference in operation between the motors of the pair, as a function of the measurement quadruple,
  • a comparison module configured to compare the quantity Q with a predetermined threshold value, so as to obtain a comparison result
  • a detection module configured to detect a possible fuel leak in the oil circuit of one of the engines of the pair, depending on the comparison result.
  • the processing device may further include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • said device comprises a
  • identification module configured for, when a leak is detected:
  • each motor of the pair is also associated with at least two measurements of the volume of fluid contained in the oil circuit of said motor of the pair and previously acquired in two distinct respective measuring instants during of the operation of the aircraft, an instant of measurement prior to take-off of the aircraft and an instant of measurement subsequent to the landing of the aircraft.
  • said device comprises: a determination module, configured to determine a difference V between the two fluid volume measurements associated with a motor of the pair,
  • a comparison module configured to compare the deviation V with a threshold value determined as a function of the theoretical average oil consumption of the faulty engine and of a period between said separate measurement instants,
  • a confirmation module configured to possibly confirm, depending on the result of the comparison of the deviation V with the threshold value, the identity of the engine identified as faulty.
  • the invention relates to a system for detecting a possible fuel leak in an oil circuit of an aircraft engine, said aircraft comprising at least one pair of identical engines and equipped with respective oil circuits.
  • said detection system comprises:
  • - acquisition means configured to acquire at least one quadruple of measurements in a measurement instant during operation of the motors of the pair and corresponding to a pressure measurement and a temperature measurement of the fluid contained in each of the oil circuits motors of the pair,
  • said acquisition means are also configured to acquire, for each engine of the pair, at least two measurements of the volume of fluid contained in the oil circuit of said engine in two measurement instants. respective distinct during operation of the aircraft, a measurement instant prior to take-off of the aircraft and a measurement instant subsequent to the landing of the aircraft, said processing device being in accordance with the invention, and the means communication systems also being configured to transmit the fluid volume measurements to the processing device.
  • the invention relates to an aircraft comprising a
  • FIG. 1 diagrammatically represents an exemplary embodiment of a detection system according to the invention of a possible fuel leak in an oil circuit of an aircraft engine, said aircraft comprising at least one pair of identical engines;
  • FIG. 2 represents a flowchart of an embodiment of a method for detecting according to the invention of a possible fuel leak in an oil circuit of an engine of said aircraft, from measurements pressure and temperature;
  • FIG. 3 represents a preferred embodiment according to the invention of the method of FIG. 2, during which, when a leak is detected, a faulty engine is identified among the engines of the aircraft;
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment according to the invention of the detection method, from measurements of pressure, temperature and volume of fluid, and during which, when a faulty engine has been identified, a
  • the present invention finds its place in the field of monitoring the operation of an aircraft engine, for an aircraft (not shown in the figures) comprising at least one pair of identical engines.
  • each engine of the aircraft is equipped with a
  • the oil circuit of each engine forms a closed circuit comprising one or more pumps configured to set the oil in motion within pipes of said oil circuit.
  • the latter also comprises a reservoir, in which the oil is stored when the engine that it equips is not in operation, and in which the oil is pumped for putting into circulation in the pipes.
  • the oil circuit of an engine of the aircraft is also in contact, at a plurality of interfaces, such as for example seals, walls, equipment, etc., with a circuit fuel from said engine.
  • Figure 1 schematically shows an embodiment of a
  • an aircraft of the airplane type equipped with two identical engines of the turboshaft type, such as, for example, turboprop engines. Since the aircraft has a pair of engines, the number of oil circuits is therefore also equal to two, these oil circuits also being identical to each other.
  • turbojet but also, and more generally, engines which are not turboshaft engines, such as, for example, piston engines.
  • the invention is in fact applicable to any type of engine for which it is desired to monitor any possible contamination of its oil circuit by fuel. There is also nothing to exclude considering an aircraft of another type, such as a helicopter.
  • the aircraft can have two pairs of engines, so as to be equipped with a total of four engines which can either all be identical to each other (in other words the pairs are identical to each other), or correspond to two different pairs between them , the motors within the same pair being nevertheless identical to each other.
  • the aircraft also having, in addition to one or more pairs of identical engines, one or more engines which, considered individually, differ from all the other engines.
  • the detection system 10 comprises acquisition means 11 configured to acquire measurements of pressure and temperature of the fluid contained in each of the oil circuits of the engines of said pair.
  • fluid contained in an oil circuit, we refer here to a liquid circulating in the pipes of said circuit.
  • the fluid contained in the oil circuit Under nominal operating conditions, that is to say when no fuel leak affects an oil circuit, the fluid contained in the oil circuit naturally corresponds only to oil. Conversely, when a fuel leak occurs, the fluid contained in the oil circuit corresponds to a mixture of oil and fuel.
  • respective oil pressures and temperatures in each of the oil circuits are substantially identical and follow the same trends. This results from the fact that the engines of the pair receive identical commands, such as a displacement command during taxiing, a flight command during the cruise phase, etc., and are therefore supposed to be subjected to the same operating conditions. .
  • the acquisition means 1 1 comprise dedicated sensors for each type of measurement, each motor then comprising a pressure sensor and a temperature sensor, also called a temperature probe.
  • sensors can be chosen depending on the oil used as well as the sizing characteristics of the engines.
  • oil pressure corresponds to a relative pressure
  • the measurements acquired by the acquisition means 11 are performed in at least one measurement instant during the operation of the engines of the aircraft.
  • operation of the engines of the aircraft reference is made here to the fact that the engines of the aircraft have started.
  • Such a configuration naturally covers the taxiing phases before and after landing (phases still referred to as "taxi” in the English literature), the cruising phase, but also the phases during which the aircraft has not yet left its parking lot before. take-off or has already reached its parking lot after landing, its engines nonetheless being operating.
  • this measurement quadruple corresponding to a pressure measurement and to a temperature measurement of the fluid contained in each of the oil circuits of the engines of said pair.
  • the acquisition means 11 of the detection system 10 are also configured to acquire, in addition to the pressure and temperature measurements, and for each motor of the pair, at least two measurements of the volume of fluid contained in the engine oil circuit considered in two distinct respective measuring instants.
  • the acquisition means 11 also include sensors dedicated to volume measurements, typically level probes. It should be noted that the fluid volume measurements do not require the aircraft engines to be in operation, and conventionally correspond to the volumes of fluid respectively contained in the engine tanks.
  • the processing device 13 can perform processing aimed at detecting a possible fuel leak in an oil circuit of one of the engines of the pair, by implementing a detection method such a possible leak.
  • the processing device 13 comprises for example one or more
  • processors and storage means magnetic hard disk, electronic memory, optical disk, etc.
  • data and a computer program are stored, in the form of a set of program code instructions to be executed for implement all or part of the stages of method of detecting a possible leak.
  • the processing device 13 also comprises one or more programmable logic circuits, of the FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components, etc. suitable for implementing all or part of the steps of the process for detecting a possible leak.
  • the processing device 13 comprises a set of means configured in software (specific computer program) and / or hardware (FPGA, PLD, ASIC, etc.) to implement the various steps of the process for detecting a possible leak.
  • treatment 13 is located on the ground, for example in the premises of the manufacturer of the engines equipping the aircraft, or in the premises of the airline to which the aircraft belongs, or even in the premises of an airport and dedicated to the analysis of flights departing / arriving at this airport.
  • said communication means 12 are configured to transmit the measurements acquired within the aircraft to the processing device 13 on the ground.
  • said communication means 12 comprise ACARS units (acronym of the English expression “Airline Communications, Addressing and Reporting System”), respectively equipping the aircraft and the processing device 13, and configured to communicate according to the ARINC standard. (acronym of the Anglo-Saxon expression “Aeronautical Radio Incorporated”).
  • the processing device 13 is integrated into the aircraft.
  • said communication means 12 are for example wired or wireless, and configured to transmit the measurements acquired to the processing device 13 according to any protocol.
  • the processing device 13 implements the detection method on each reception of one of the
  • quadruplets are recorded in the storage means of the processing device 13, and analyzed in deferred time via said detection method.
  • the detection system 10 comprises ancillary storage means, such as for example a database stored on a local server on the ground. These storage means are not integrated into the processing device 13, and receive measurements acquired, for example thanks to the transmissions of an ACARS unit, to store them and only then transmit them to the processing device 13 with a view to their analysis.
  • ancillary storage means such as for example a database stored on a local server on the ground.
  • a single measurement instant is considered, for example a
  • the two motors of the pair are respectively denoted Mi and M 2 .
  • the quadruplet, for its part, is denoted (Pi, P 2 , T ,, T 2 ) where:
  • FIG. 2 represents a flowchart of an embodiment of the method for detecting a possible fuel leak in an oil circuit of an engine of the pair, from measurements of pressure and of temperature.
  • the detection method comprises several steps. In principle
  • the method consists first of all in quantifying, as a function of the measurement quadruplet (Pi, P 2 , Ti, T 2 ), any difference in operation between the motors M 1 and M 2 of the pair.
  • This quantification is carried out by calculating a metric representative of the phenomenon considered (fuel leak in an oil circuit), this metric then serving as a decision criterion as to the existence or not of a fuel leak.
  • the detection method firstly comprises a step 100 of determining a quantity Q representative of a possible difference in operation between the motors M 1 and M 2 of the pair, as a function of the quadruple. of measurements (Pi, P 2 , Ti, T 2 ).
  • Quantity Q we refer here to the fact that Q is a real number.
  • the detection of a possible leak in this mode of implementation is carried out in connection with the study of parameters, which are the pressure and the temperature, in a single instant of measurement, and not in connection with the study of the variation of one or more parameters at a plurality of measurement instants.
  • the two motors M 1 and M 2 thus form a measurement reference evaluated at a given measurement instant, the operation of one of the motors being determined as a function of the other motor.
  • processing device 13 when integrated into the aircraft, may be located outside said engines, for example in the cockpit.
  • the step of determining the quantity Q comprises the calculation of a first quantity Qi representative of a pressure difference between the two motors M-, and M 2 , as a function of measurements of pressure P-, and P 2 of the quadruplet. It also includes the calculation of a second quantity Q 2 representative of a temperature difference between the two motors M 1 and M 2 , as a function of the temperature measurements Ti and T 2 of the quadruplet. The quantity Q is finally calculated as a function of the quantities Q 1 and
  • quantity Q depends, in particular, on the threshold value with which it is compared, as described later.
  • threshold values that are homogeneous to the product of a pressure and a temperature, for example following calculations carried out from measurements regularly recorded during aircraft flights or even following numerical simulations, the determination of the quantity Q is carried out in correspondence with the units of these threshold values.
  • the quantity Q is calculated according to the following formulation:
  • - Q 2 is calculated equal to the difference between the temperature measurements of the quadruplet, that is to say equal to Ti-T 2 (or else T 2 -Ti, the order in the subtraction not constituting a limitation) .
  • the norm of this vector determines the norm of a vector whose components are Q 1 and Q 2 .
  • Q corresponds to the computation of the quadratic norm L 2 of this vector.
  • the norm of this vector is substantially zero given that the quantities Q 1 and Q 2 are respectively substantially zero.
  • the norm of this vector makes it possible to quantify the operating difference between the two motors of the pair, thus forming a characteristic metric of the phenomenon of fuel leakage in the oil circuit of one of said engines.
  • the higher the quantity Q calculated in this way the greater the probability of the existence of a leak, and the greater the importance of the possible leak.
  • magnitude of the leak we refer here to the flow of fuel contaminating the affected oil circuit.
  • the quantity Q in a different way. For example, it is possible to consider a quantity Q 1 (respectively Q 2 ) representative of a pressure difference (respectively a temperature difference) assigned a weighting coefficient, the respective weighting coefficients of the quantities Qi and Q 2 being different. According to another example, possibly taken in combination with the previous one aimed at weighting the quantities Q 1 and Q 2 , it is also possible to consider a quantity Q corresponding to the calculation of the norm L p (Lebesgue space of index p), with p an integer greater than or equal to 1, of the vector whose components are Qi and Q 2 .
  • L p Lebesgue space of index p
  • the detection method supplies the quantity Q, so that it becomes possible to assess whether a fuel leak does indeed affect one of the two engines Mi and M 2 .
  • the method comprises a step 200 of comparing the quantity Q with a predetermined threshold value, so as to obtain a comparison result.
  • comparison with a threshold value reference is made here to determining whether the quantity Q is less than or indeed greater than said threshold value.
  • the comparison result therefore corresponds to the fact that the quantity Q is less than or much greater than the threshold value.
  • the threshold value corresponds, for example, to a value obtained following a test campaign. According to another example, the threshold value is set following digital simulations modeling the operation of the engines of the aircraft.
  • the choice of a threshold value depends on the desired tolerance in the face of possible false leak detections.
  • the threshold value is representative of the accepted tolerance with respect to any variations in the quantity Q. It is in fact understood that, in the case where the quantity Q is calculated so as to be a number greater than or equal to zero, the closer the threshold value is to the lower limit of the quantity Q, the greater the risk of obtaining false detections, via the detection method. For example, in the case where the quantity Q is calculated, as described above, equal to the quadratic norm L 2 of the vector whose
  • setting the threshold value equal to zero amounts to considering a high tolerance in the face of possible false leak detections. Indeed, at the slightest variation in pressure and / or temperature, the quantity becomes strictly positive, and therefore greater than the threshold value. Conversely, setting a threshold value that is too high may lead to not taking into account certain variations in pressure and / or temperature between the oil circuits of the engines, and therefore in fine in not detecting a fuel leak while it is this is happening.
  • the method comprises, after
  • the quantity Q can be determined according to the following formulation:
  • the detection method then comprises a step 300 of detecting a possible fuel leak in the oil circuit of one of the engines of the pair, as a function of the comparison result.
  • the detection is carried out according to the result of the comparison.
  • the detection of a possible leak corresponds here to the result of a comparison between numerical quantities (quantity Q and threshold value).
  • the information according to which a possible leak has occurred corresponds to digital information, typically expressed in the form of digital bits, which is for example recorded by the storage means of the monitoring device. processing 13 to be analyzed in real time or in deferred time.
  • the method comprises, following the detection step 300 and when a leak is detected, a step 400 of sending a message from alert.
  • Such an alert message can be sent in any form whatsoever, the choice of a particular form of emission constituting only one variant of the implementation of the invention.
  • the message can be transmitted in text format in order to be displayed by display means such as a computer screen, a tablet, a smartphone, an aircraft dashboard dial.
  • the alert message is emitted in sound format.
  • the pilot of the aircraft once notified of the detection of a leak, can then consider shortening the flight time, or even not taking off if necessary.
  • the transmission of the alert message can take place in real time, as soon as the leak is detected, or even in deferred time, for example once the aircraft has landed.
  • FIG. 3 represents a preferred embodiment of the method of FIG. 2 during which, when a leak is detected, a faulty motor is identified among the motors of the pair.
  • the method comprises, consecutively to
  • This step 350 firstly comprises a comparison of the pressure measurements and / or a comparison of the temperature measurements of the quadruple associated respectively with the motors of the pair.
  • step 350 comprises an identification of a faulty engine as a function of said comparison of the pressure measurements and / or of said comparison of the pressure measurements. temperature measurements.
  • the pressure measurements are compared with each other and the temperature measurements are compared with each other.
  • the identification of the engine affected by the fuel leak makes it possible to generate information, comprising for example an identifier of the faulty engine, and which, when it is transmitted to an operator, for example via the alert message emitted, leads to a more precise identification of the leak.
  • the operator can, depending on the operational context, implement an action plan to minimize or repair the fuel leak.
  • alert message is sent in text format to display means controlled by an aircraft engine maintenance operator, this operator is able, once the aircraft is on the ground and once the alert message lu, to carry out maintenance operations aimed at repairing the leak by precisely targeting the faulty engine. Thus, said operator is not required to carry out preliminary examinations aimed at identifying the faulty engine.
  • step 350 of identifying the faulty engine from being carried out without any warning message being issued.
  • FIG. 4 represents a preferred embodiment of the detection method, from measurements of pressure, temperature and volume of fluid, and during which, when a faulty engine has been identified, a possible confirmation identification of this faulty engine is sought.
  • the acquisition means 1 1 of the detection system 10 have acquired, for each motor of the pair (Mi, M 2 ), at least two measurements of the volume of fluid contained in the oil circuit of said engine in two distinct respective measuring instants during operation of the aircraft.
  • each of the motors of the pair is associated with two measurements of the volume of fluid contained in its oil circuit.
  • the two measurement instants associated with an engine of the pair correspond respectively to a measurement instant prior to take-off of the aircraft and a measurement instant subsequent to the landing of the aircraft. According to a more specific example, these measurement instants take place when the aircraft is in the taxiing phase, respectively before take-off and after landing.
  • the detection method comprises, following the step 350 of identifying the faulty engine, a step 500 of determining a difference V between the two fluid volume measurements associated with said motor.
  • said deviation V is determined by subtracting the measurements from
  • said difference V corresponds to the absolute value of a subtraction of the measurements of the volume of fluid.
  • the method then comprises a step 600 of comparing the difference V
  • a threshold value determined as a function of a theoretical average oil consumption of the faulty engine and of a period between said separate measuring instants.
  • the theoretical average consumption of oil is a physical quantity homogeneous at a flow rate, that is to say the unit of which corresponds to a volume divided by a duration, for example expressed in liters per hour.
  • the term “theoretical” here refers to oil consumption under nominal conditions, that is, when the engine is not faulty.
  • said theoretical average oil consumption is provided by the company in charge of the engine design.
  • the consumption provided by said company is obtained by a statistical method on the basis of previous oil consumption readings, so as to increase the robustness and the precision of the comparison step 600.
  • the theoretical average consumption being determined otherwise, for example on the sole basis of the technical specifications of the engine.
  • this is for example substantially equal, in absolute value, to the product between said theoretical average consumption and the duration separating the instants of measurement.
  • Theoretical average consumption and the time between the instants of measurement makes it possible to refine the tolerance targeted for taking into account false fault detections, or, conversely, non-detection of a real fault.
  • Said comparison consists in evaluating the difference between the difference V and the threshold value. Under nominal operating conditions, such a difference is substantially zero if the threshold value is equal, in absolute value, to the product between said theoretical average consumption and the time separating the instants of measurement. On the other hand, in the event of a fuel leak in the oil circuit, the quantity of fluid increases in said oil circuit, which is closed, so that the measurement of the volume of fluid in the instant subsequent to landing is greater than the measurement of fluid volume at the instant prior to takeoff.
  • the method then comprises a step 700 of possible confirmation, as a function of the result of the comparison of the deviation V with the threshold value, of the identity of the engine identified as faulty.
  • Said step 700 thus consists in testing whether the engine identified as faulty at the end of step 350 is also identified as faulty on the basis of the value of the difference between the deviation V and the threshold value. Typically, if this difference is judged to be too high, for example by comparing it to yet another threshold value, the engine concerned is again identified as faulty, thus confirming the diagnosis obtained at the end of step 350. Such a manner proceeding makes it possible to increase the criticality of the identification resulting from step 350.
  • step 700 makes it possible to carry out an additional verification of the possible presence of a fuel leak in an engine of the aircraft.
  • step 700 does not confirm a failure identification resulting from step 350, different scenarios can be considered, such as, for example, considering additional measurements (pressure, temperature, volume) to reiterate the process.
  • steps 500, 600 and 700 have been described, with reference to FIG. 4, as being executed successively, following the identification step 350. None excludes that they may also be consecutive to the transmission of an alert message generated by the step 400. There is also nothing to exclude having a transmission of a message at the end of the. step 700, the one that can include a confirmation or else an invalidation of a previous message sent during a step 400.
  • steps 500 and 600 are executed in parallel with the other steps as indicated above, to iterate the steps 500 and 600 for each motor of the pair. In this way, one avoids carrying out an execution of steps 500 and 600 for an engine which will ultimately not be identified at the end of step 350.
  • the pressure and temperature measurements are carried out repeatedly, following a constant time step between two measurement instants. It is thus possible to precisely monitor the state of the engine oil circuits.
  • the smaller the time step the easier it is to identify the true instant at which the fuel leak occurred, which thus improves experience feedback and therefore also corrective actions to consider to avoid potential further fuel leaks.
  • each engine is shown in two separate pairs also helps identify a failing engine in case a fuel leak occurs. Indeed, if a leak is detected during a first iteration of the method for one of the two motors of the pair (Mi, M 2 ), then also during a second iteration of the method for one of the motors of the pair (M 2 , M 3 ), then the motor M 2 will be identified as faulty.
  • step 350 This identification result can be compared with that of step 350, when the latter is executed, so as to further increase the robustness of the identification of a faulty engine.
  • other pairs of motors can be considered, such as for example only (Mi, M 2 ) and (M 3 , M 4 ).
  • the present method of detecting a possible fuel leak in an oil circuit of an aircraft engine can be carried out in an automated manner without the intervention of an operator at any stage whatsoever. It can be implemented without limitation, depending on the operational context, within a ground station as described above, within an aircraft, within an autonomous software suite dedicated to the monitoring of the operation of aircraft engines, or be integrated into a distributed processing chain for “cloud services” type monitoring services.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détection d'une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d'huile respectifs, ladite paire de moteurs étant associée à au moins un quadruplet de mesures préalablement acquises en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d'huile des moteurs de la paire. En outre, le procédé comporte : - une étape (100) de détermination d'une quantité Q représentative d'une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures, - une étape (200) de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison, - une étape (300) de détection d'une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d'huile d'un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de détection d'une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aéronef
Technique antérieure
[0001 ] La présente invention appartient au domaine de la surveillance du
fonctionnement d’un moteur d’aéronef, lorsque ledit aéronef comporte au moins une paire de moteurs identiques. Elle concerne plus particulièrement un procédé de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’un tel aéronef. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le cas d’un aéronef comportant des moteurs de type turbomachine.
[0002] Un moteur d’aéronef comporte de nombreux éléments nécessitant, lors du fonctionnement de l’aéronef, d’être lubrifiés de manière dynamique par de l’huile, comme par exemple des roulements, des pistons, des engrenages, etc., cela afin de réduire les frictions éventuelles entre ces derniers.
[0003] Par « lubrification dynamique », on fait référence ici à une lubrification
obtenue par la mise en mouvement d’un lubrifiant, dans le cas présent de l’huile, par opposition à une lubrification statique correspondant à un trempage permanent dans un bain de lubrifiant au sein duquel le lubrifiant n’est pas mis en mouvement.
[0004] Afin d’assurer ladite lubrification dynamique, un moteur d’aéronef comporte, de manière conventionnelle, un circuit d’huile. Un tel circuit d’huile forme un circuit fermé comportant une ou plusieurs pompes configurées pour mettre en mouvement l’huile au sein de canalisations dudit circuit d’huile. Ce dernier comporte également un réservoir, dans lequel est stockée l’huile lorsque le moteur n’est pas en fonctionnement, et dans lequel l’huile est pompée pour la mise en mise en circulation dans les canalisations.
[0005] Outre le fait d’être configuré pour permettre une circulation d’huile, le circuit d’huile a également pour fonction, via ladite circulation d’huile et les
caractéristiques physico-chimiques de celle-ci, de réguler la température des éléments du moteur mis en mouvement lors du fonctionnement de l’aéronef, notamment des roulements. Par « réguler la température », on fait référence ici au fait d’évacuer des calories, ou, dit encore autrement, de refroidir.
[0006] La lubrification et la régulation thermique assurées par l’huile sont donc
vitales pour le bon fonctionnement du moteur. En ce qui concerne plus
spécifiquement la régulation thermique, celle-ci a généralement lieu au niveau d’échangeurs de chaleur installés dans le moteur. Ces échangeurs sont du type huile-carburant, de sorte que le circuit d’huile est en contact avec le circuit de carburant du moteur. Ainsi, l’huile est refroidie par le carburant qui est stocké dans un réservoir dédié à basse température.
[0007] Dans le cas où une brèche apparaîtrait au niveau d’une interface (comme par exemple un joint, une paroi, etc.) entre le circuit d’huile et le circuit de carburant, du carburant fuirait dans le circuit d’huile et contaminerait ce dernier, en raison du fait que la pression dans le circuit de carburant est supérieure à celle dans le circuit d’huile.
[0008] Une telle fuite de carburant dans le circuit d’huile est problématique. Elle
dégrade en effet les performances de lubrification et de refroidissement de l’huile. Plus spécifiquement, en cas de fuite, la température du fluide (mélange d’huile et de carburant) alors contenu dans le circuit d’huile augmente, et donc refroidit moins bien le moteur. Par ailleurs, ladite température augmentant, la pression du fluide diminue en conséquence. De telles conditions, dans les cas les plus défavorables (fuite importante et / ou prolongée par exemple), peuvent conduire à une inflammation du mélange d’huile et de carburant, et ainsi entraîner un incendie dans le moteur.
[0009] On comprend donc qu’il est impératif d’être en mesure de détecter au plus tôt une telle fuite de carburant dans le circuit d’huile lorsqu’elle se produit.
Néanmoins, et jusqu’à encore très récemment, il n’existait pas de moyen de détection de ce phénomène de fuite, essentiellement en raison de sa rareté, et donc du peu de données disponibles pour le caractériser. La surveillance mise en place visait avant tout à détecter, au moyens de capteurs dédiés, les conséquences d’une telle fuite, comme par exemple un départ de feu, et donc étaient tout au plus curatives. [0010] Dans le document FR 2 980 238, il a été proposé une solution pour tenter de détecter une fuite de carburant dans le circuit d’huile. Cette solution consiste à surveiller de manière automatique et continue les éventuelles variations du niveau de fluide, ou de manière équivalente les variations du volume de fluide, dans le circuit d’huile, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, comme par exemple l’identification d’une décélération du régime moteur notamment. Ainsi, si ledit niveau de fluide augmente lors du fonctionnement de l’aéronef, il y a lieu de suspecter une éventuelle fuite de carburant.
[001 1 ] Cependant malgré les avantages que procure cette solution, il existe un
besoin pour améliorer la détection de fuite de carburant dans un circuit d’huile.
[0012] En effet, il existe un besoin de simplifier encore la mise en oeuvre en rendant indépendant la détection de fuite des conditions de fonctionnement induites par le trajet de l’aéronef. Il existe également un besoin pour améliorer encore la précision de la détection de fuite en limitant au maximum les cas de fausses détections de panne, ou bien, inversement, de non-détections d’une véritable panne. Il existe également un besoin de limiter les coûts et de simplifier l’installation en évitant notamment, autant que possible, l’emploi de capteurs dédiés onéreux et complexes à installer eu égard aux contraintes fortes de dimensionnement structurel du moteur, notamment dans le cas de
turbomachines.
Exposé de l’invention
[0013] La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des
inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de détecter, de manière simple et précise, une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef comportant une pluralité de moteurs, tout en s’affranchissant des conditions de
fonctionnement induites par le trajet de l’aéronef, ainsi qu’en évitant toute reconfiguration matérielle des moteurs de l’aéronef.
[0014] A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d’huile respectifs, ladite paire de moteurs étant associée à au moins un quadruplet de mesures préalablement acquises en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d’huile des moteurs de la paire. En outre, ledit procédé de détection comporte :
- une étape de détermination d’une quantité Q représentative d’une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures,
- une étape de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison,
- une étape de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d’huile d’un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.
[0015] Le fait de chercher une différence éventuelle de fonctionnement entre les
moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures, permet
avantageusement de s’affranchir des conditions de fonctionnement induites par le trajet de l’aéronef. En effet, la détection d’une fuite éventuelle selon l’invention s’effectue en rapport avec l’étude de paramètres (pression, température) en un seul instant de mesure, et non en rapport avec l’étude de la variation d’un ou plusieurs paramètres en une pluralité d’instants de mesure. Les deux moteurs de la paire forment ainsi un référentiel de mesure évalué en un instant de mesure donné, le fonctionnement d’un des moteurs étant déterminé en fonction de l’autre moteur.
[0016] Par ailleurs, le fait de considérer des mesures de pression et de température dans chacun des circuits d’huiles des moteurs de la paire permet d’évaluer de manière précise une différence éventuelle de fonctionnement. En effet, les mesures de ce type sont classiquement réalisées au moyen de capteurs de pression et de température dont la conception est largement maîtrisée. Ces capteurs sont en outre de coût réduit ainsi que facilement intégrable aux moteurs. En d’autres termes, il n’est pas nécessaire de mettre en oeuvre des capteurs onéreux et complexes tels que ceux aptes à prendre en compte l’altitude du moteur en vol, une dilatation éventuelle de l’huile, etc. [0017] Enfin, la mise en œuvre du procédé ne nécessite aucune reconfiguration matérielle des moteurs de l’aéronef, étant donné que les mesures de pression et de température peuvent être réalisées par des moyens équipant déjà, de manière classique, tout moteur.
[0018] De manière générale, l’ensemble des étapes du procédé peuvent être mises en œuvre par un dispositif de traitement externe aux moteurs, par exemple localisé dans une station sol, de sorte qu’il n’existe nul besoin de modifier la configuration matérielle des moteurs.
[0019] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de détection peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0020] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de détermination de la quantité Q comporte :
- un calcul d’une première quantité Qi représentative d’un écart de pression entre les deux moteurs, en fonction des mesures de pression du quadruplet,
- un calcul d’une deuxième quantité Q2 représentative d’un écart de température entre les deux moteurs, en fonction des mesures de température du quadruplet,
- un calcul de la quantité Q en fonction des quantités Qi et Q2.
[0021 ] La détermination d’écarts suivant le calcul des quantités Q1 et Q2 est
particulièrement simple à mettre en œuvre, et permet de comparer entre elles des paramètres de même unité. De plus, elle ne nécessite pas de moyens de calcul importants, permettant ainsi une détermination rapide de la quantité Q.
[0022] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la quantité Q est calculée selon la formulation suivante :
Q ™ Q% QZf
où :
- Qi est calculée égale à la différence entre les mesures de pression du quadruplet,
- Q2 est calculée égale à la différence entre les mesures de température du quadruplet. [0023] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, ledit procédé comporte, après l’étape de détermination de la quantité Q et avant l’étape de comparaison, une étape de mise à jour de la quantité Q dans laquelle la quantité Q mise à jour correspond à la valeur absolue de la quantité Q précédemment déterminée.
[0024] Le fait de mettre à jour la quantité Q en calculant sa valeur absolue permet de simplifier la gestion de la valeur seuil à considérer au cours de l’étape de comparaison, tous les nombres considérés, à savoir la quantité Q et la valeur seuil, étant en effet positifs.
[0025] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, ledit procédé comporte
consécutivement à l’étape de détection et lorsqu’une fuite est détectée, une étape d’émission d’un message d’alerte.
[0026] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, ledit procédé comporte, consécutivement à l’étape de détection et lorsqu’une fuite est détectée, une étape d’identification d’un moteur défaillant parmi les moteurs de la paire, ladite étape d’identification comprenant :
- une comparaison des mesures de pression et / ou une comparaison des mesures de température du quadruplet associées respectivement aux moteurs de la paire,
- une identification d’un moteur défaillant en fonction de ladite comparaison des mesures de pression et / ou de ladite comparaison des mesures de température.
[0027] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, lorsqu’un message d’alerte est émis, ledit message d’alerte comporte un identifiant du moteur défaillant identifié.
[0028] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, chaque moteur de la paire est également associé à au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d’huile dudit moteur de la paire et préalablement acquises en deux instants de mesure respectifs distincts lors du fonctionnement de l’aéronef, un instant de mesure antérieur au décollage de l’aéronef et un instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef. En outre, ledit procédé comporte, pour au moins un moteur de la paire :
- une étape de détermination d’un écart V entre les deux mesures de volume de fluide associées audit moteur, - une étape de comparaison de l’écart V avec une valeur seuil déterminée en fonction d’une consommation moyenne théorique d’huile du moteur défaillant et d’une durée séparant lesdits instants de mesure distincts,
et, à la suite de ladite étape d’identification :
- une étape de confirmation éventuelle, en fonction du résultat de comparaison de l’écart V avec la valeur seuil, de l’identité du moteur identifié comme défaillant.
[0029] La mise en oeuvre de ces étapes de détermination d’un écart V, de
comparaison de cet écart V avec une valeur seuil, et de confirmation éventuelle, permet avantageusement de faire une vérification supplémentaire de la présence éventuelle d’une fuite de carburant dans un moteur de l’aéronef.
[0030] Ainsi, lorsqu’une fuite de carburant a été détectée dans un moteur, sur la
base de mesures de pression et de température, une autre détection de cette fuite sur la base de mesures additionnelles de volumes de fluide permet de confirmer ladite fuite. Procéder de cette manière permet d’accroitre la robustesse de la détection d’une fuite.
[0031 ] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, plusieurs quadruplets de
mesures sont considérés, au moins les étapes de détermination d’une quantité Q, de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil et de détection d’une fuite éventuelle étant itérées pour chacun desdits quadruplets de mesures.
[0032] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, l’aéronef comporte plusieurs paires de moteurs identiques, au moins les étapes de détermination d’une quantité Q, de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil et de détection d’une fuite éventuelle étant itérées pour chacune desdites paires.
[0033] Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un programme d’ordinateur comportant un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur, configurent ledit processeur pour mettre en oeuvre un procédé de détection selon l’invention.
[0034] Selon un troisième aspect, l’invention concerne un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon l’invention. [0035] Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un dispositif de traitement pour la détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d’huile respectifs, ladite paire de moteurs étant associée à au moins un quadruplet de mesures préalablement acquises en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et
correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d’huile des moteurs de la paire. En outre, le dispositif de traitement comporte :
- un module de détermination, configuré pour déterminer une quantité Q représentative d’une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures,
- un module de comparaison, configuré pour comparer la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison,
- un module de détection, configuré pour détecter une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d’huile d’un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.
[0036] Dans des modes particuliers de réalisation, le dispositif de traitement peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0037] Dans des modes particuliers de réalisation, ledit dispositif comporte un
module d’identification configuré pour, lorsqu’une fuite est détectée :
- comparer des mesures de pression et / ou des mesures de température du quadruplet associées respectivement aux moteurs de la paire,
- identifier un moteur défaillant en fonction de ladite comparaison des mesures de pression et / ou de ladite comparaison des mesures de température.
[0038] Dans des modes particuliers de réalisation, chaque moteur de la paire est également associé à au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d’huile dudit moteur de la paire et préalablement acquises en deux instants de mesure respectifs distincts lors du fonctionnement de l’aéronef, un instant de mesure antérieur au décollage de l’aéronef et un instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef. En outre, ledit dispositif comporte : - un module de détermination, configuré pour déterminer un écart V entre les deux mesures de volume de fluide associées à un moteur de la paire,
- un module de comparaison, configuré pour comparer l’écart V avec une valeur seuil déterminée en fonction d’une consommation moyenne théorique d’huile du moteur défaillant et d’une durée séparant lesdits instants de mesure distincts,
- un module de confirmation, configuré pour éventuellement confirmer, en fonction du résultat de comparaison de l’écart V avec la valeur seuil, l’identité du moteur identifié comme défaillant.
[0039] Selon un cinquième aspect, l’invention concerne un système de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d’huile respectifs. En outre, ledit système de détection comporte :
- des moyens d’acquisition configurés pour acquérir au moins un quadruplet de mesures en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d’huile des moteurs de la paire,
- un dispositif de traitement selon l’invention,
- des moyens de communication du quadruplet de mesures au dispositif de traitement.
[0040] Dans des modes particuliers de réalisation, lesdits moyens d’acquisition sont également configurés pour acquérir, pour chaque moteur de la paire, au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d’huile dudit moteur en deux instants de mesure respectifs distincts lors du fonctionnement de l’aéronef, un instant de mesure antérieur au décollage de l’aéronef et un instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef, ledit dispositif de traitement étant conforme à l’invention, et les moyens de communication étant également configurés pour transmettre les mesures de volume de fluide au dispositif de traitement.
[0041 ] Selon un sixième aspect, l’invention concerne un aéronef comportant un
système de détection selon l’invention.
Brève description des dessins [0042] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
[Fig. 1 ] la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation d’un système de détection selon l’invention d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques ;
[Fig. 2] la figure 2 représente un organigramme d’un mode de mise en oeuvre d’un procédé de détection selon l’invention d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur dudit aéronef, à partir de mesures de pression et de température ;
[Fig. 3] la figure 3 représente un mode préféré de mise en oeuvre selon l’invention du procédé de la figure 2, au cours duquel, lorsqu’une fuite est détectée, un moteur défaillant est identifié parmi les moteurs de l’aéronef ;
[Fig. 4] la figure 4 représente un mode préféré de mise en oeuvre selon l’invention du procédé de détection, à partir de mesures de pression, température et volume de fluide, et au cours duquel, lorsqu’un moteur défaillant a été identifié, une
confirmation éventuelle de l’identification de ce moteur défaillant est recherchée.
Description des modes de réalisation
[0043] La présente invention trouve sa place dans le domaine de la surveillance du fonctionnement d’un moteur d’aéronef, pour un aéronef (non représenté sur les figures) comportant au moins une paire de moteurs identiques.
[0044] De manière conventionnelle, chaque moteur de l’aéronef est équipé d’un
circuit d’huile, de sorte que l’aéronef comporte autant de moteurs que de circuits d’huile. Le circuit d’huile de chaque moteur forme un circuit fermé comportant une ou plusieurs pompes configurées pour mettre en mouvement l’huile au sein de canalisations dudit circuit d’huile. Ce dernier comporte également un réservoir, dans lequel est stockée l’huile lorsque le moteur qu’il équipe n’est pas en fonctionnement, et dans lequel l’huile est pompée pour la mise en mise en circulation dans les canalisations. [0045] Le circuit d’huile d’un moteur de l’aéronef est en outre en contact, au niveau d’une pluralité d’interfaces, comme par exemple des joints, des parois, des équipements, etc., avec un circuit de carburant dudit moteur.
[0046] La figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation d’un
système 10 de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur de l’aéronef.
[0047] La suite de la description vise plus spécifiquement, mais de manière
nullement limitative, un aéronef de type avion équipé de deux moteurs identiques de type turbomoteur, comme par exemple des turbopropulseurs. Dans la mesure où l’aéronef comporte une paire de moteurs, le nombre de circuits d’huile est par conséquent également égal à deux, ces circuits d’huile étant également identiques entre eux.
[0048] Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, de
considérer d’autres types de turbomoteurs, comme par exemple un
turboréacteur, mais également, et de manière plus générale, des moteurs qui ne sont pas des turbomoteurs, comme par exemple des moteurs à pistons.
L’invention est en effet applicable à tout type de moteur pour lequel on souhaite surveiller toute contamination éventuelle de son circuit d’huile par du carburant. Rien n’exclut non plus de considérer un aéronef d’un autre type, comme par exemple un hélicoptère.
[0049] Par ailleurs, il faut noter qu’aucune limitation n’est attachée au nombre de paires de moteurs identiques de l’aéronef. Par exemple, l’aéronef peut comporter deux paires de moteurs, de sorte à être équipé au total de quatre moteurs qui peuvent être soit tous identiques entre eux (autrement dit les paires sont identiques entre elles), soit correspondre à deux paires différentes entre elles, les moteurs au sein d’une même paire étant néanmoins identiques entre eux. Enfin, rien n’exclut que l’aéronef comporte également, en sus d’une ou plusieurs paires de moteurs identiques, un ou plusieurs moteurs qui, considérés individuellement, diffèrent de tous les autres moteurs.
[0050] Le système 10 de détection comporte des moyens d’acquisition 11 configurés pour acquérir des mesures de pression et de température du fluide contenu dans chacun des circuits d’huile des moteurs de ladite paire. [0051 ] Par « fluide » contenu dans un circuit d’huile, on fait référence ici à un liquide circulant dans les canalisations dudit circuit. En conditions de fonctionnement nominal, c’est-à-dire lorsqu’aucune fuite de carburant n’affecte un circuit d’huile, le fluide contenu dans le circuit d’huile correspond bien entendu uniquement à de l’huile. A contrario, lorsqu’une fuite de carburant se produit, le fluide contenu dans le circuit d’huile correspond à un mélange d’huile et de carburant.
[0052] Il convient de noter qu’en conditions nominales de fonctionnement, les
pressions et températures respectives d’huile dans chacun des circuits d’huile sont sensiblement identiques et suivent les mêmes évolutions. Cela résulte du fait que les moteurs de la paire reçoivent des commandes identiques, telles qu’une commande de déplacement lors du roulage, une commande de vol lors de la phase croisière, etc., et sont donc censés être soumis aux mêmes conditions de fonctionnement.
[0053] Par exemple, les moyens d’acquisition 1 1 comportent des capteurs dédiés pour chaque type de mesure, chaque moteur comportant alors un capteur de pression et un capteur de température, encore appelé sonde de température. De tels capteurs peuvent être choisis en fonction de l’huile utilisée ainsi que des caractéristiques de dimensionnement des moteurs.
[0054] On note que la pression d’huile correspond à une pression relative, par
exemple affichée sur le tableau de bord de l’avion en unité PSI (acronyme de l’expression anglosaxonne « pound per square inch »). La température, quant à elle, est par exemple affichée en degré Celsius ou bien en degré Fahrenheit.
[0055] Les mesures acquises par les moyens d’acquisition 11 sont réalisées en au moins un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de l’aéronef. Par « fonctionnement des moteurs de l’aéronef », on fait référence ici au fait que les moteurs de l’aéronef ont démarré. Une telle configuration couvre bien entendu les phases de roulage avant et après atterrissage (phases encore dénommées « taxi » dans la littérature anglosaxonne), la phase de croisière, mais également les phases durant lesquelles l’aéronef n’a pas encore quitté son parking avant le décollage ou bien a déjà atteint son parking après l’atterrissage, ses moteurs étant néanmoins en fonctionnement. [0056] Ainsi, à chaque instant de mesure est associé un quadruplet de mesures, ce quadruplet de mesures correspondant à une mesure de pression et à une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d’huile des moteurs de ladite paire.
[0057] Préférentiellement, les moyens d’acquisition 11 du système 10 de détection sont également configurés pour acquérir, en sus des mesures de pression et de température, et pour chaque moteur de la paire, au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d’huile du moteur considéré en deux instants de mesure respectifs distincts. Par exemple, outre des capteurs de pression et de température, les moyens d’acquisition 11 comportent également des capteurs dédiés aux mesures de volume, typiquement des sondes de niveau. On note que les mesures de volume de fluide ne nécessitent pas que les moteurs de l’aéronef soient en fonctionnement, et correspondent classiquement aux volumes de fluide respectivement contenus dans les réservoirs des moteurs.
[0058] Il est à noter que dans ce mode préféré de réalisation, aucune limitation n’est attachée aux instants de mesure en lesquels sont réalisées les mesures de volume de fluide. Plus particulièrement, rien n’exclut que les instants de mesure associés auxdits quadruplets de mesure soient au moins en partie, voire tous, différents des instants de mesure associés aux mesures de volume.
[0059] Lorsque des mesures ont été acquises par les moyens d’acquisition 1 1 du système 10 de détection, ces mesures sont transmises, grâce à des moyens de communication 12 du système 10 de détection, entre lesdits moyens
d’acquisition 1 1 et un dispositif de traitement 13 faisant également partie du système 10 de détection. Une fois ces mesures reçues par le dispositif de traitement 13, celui-ci peut effectuer des traitements visant à détecter une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un des moteurs de la paire, en mettant en oeuvre un procédé de détection d’une telle fuite éventuelle.
[0060] Le dispositif de traitement 13 comporte par exemple un ou plusieurs
processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels sont mémorisés des données et un programme d'ordinateur, sous la forme d'un ensemble d'instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre tout ou partie des étapes du procédé de détection d’une fuite éventuelle. Alternativement ou en complément, le dispositif de traitement 13 comporte également un ou des circuits logiques programmables, de type FPGA, PLD, etc., et / ou circuits intégrés spécialisés (ASIC), et / ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc. adaptés à mettre en oeuvre tout ou partie des étapes du procédé de détection d’une fuite éventuelle.
[0061 ] En d'autres termes, le dispositif de traitement 13 comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (programme d'ordinateur spécifique) et / ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, etc.) pour mettre en oeuvre les différentes étapes du procédé de détection d’une fuite éventuelle.
[0062] Dans une première variante de réalisation de l’invention, le dispositif de
traitement 13 est localisé au sol, par exemple dans les locaux du fabricant des moteurs équipant l’aéronef, ou dans les locaux de la compagnie aérienne à laquelle appartient l’aéronef, ou bien encore dans des locaux d’un aéroport et dédiés à l’analyse des vols en partance/à destination de cet aéroport.
[0063] Ainsi, selon cette première variante de réalisation, lesdits moyens de
communication 12 sont configurés pour transmettre les mesures acquises au sein de l’aéronef vers le dispositif de traitement 13 au sol. Par exemple, lesdits moyens de communication 12 comprennent des unités ACARS (acronyme de l’expression anglosaxonne « Airline Communications, Addressing and Reporting System »), équipant respectivement l’aéronef et le dispositif de traitement 13, et configurées pour communiquer selon le standard ARINC (acronyme de l’expression anglosaxonne « Aeronautical Radio Incorporated »).
[0064] Selon une deuxième variante de réalisation, le dispositif de traitement 13 est intégré à l’aéronef. Dans ce cas, lesdits moyens de communication 12 sont par exemple filaires ou non filaires, et configurés pour transmettre les mesures acquises vers le dispositif de traitement 13 selon tout protocole de
communication adapté. Aucune limitation n’est attachée aux choix d’une transmission filaire ou non filaire, ainsi que d’un protocole de communication particulier. [0065] Les traitements effectués par le dispositif de traitement 13 pour détecter une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un des moteurs de la paire peuvent être réalisés en temps réel ou bien en temps différé.
[0066] Par exemple, lorsque plusieurs quadruplets de mesure sont transmis, suite à des mesures réalisées en plusieurs instants de mesure, le dispositif de traitement 13 met en oeuvre le procédé de détection à chaque réception d’un des
quadruplets. Alternativement, tout ou partie des quadruplets sont enregistrés dans les moyens de mémorisation du dispositif de traitement 13, et analysés en temps différé via ledit procédé de détection.
[0067] Suivant encore un autre exemple, le système 10 de détection comporte des moyens de mémorisation annexes, comme par exemple une base de données stockée sur un serveur local au sol. Ces moyens de mémorisation ne sont pas intégrés au dispositif de traitement 13, et reçoivent des mesures acquises, par exemple grâce aux émissions d’une unité ACARS, pour les stocker et seulement ensuite les transmettre au dispositif de traitement 13 en vue de leur analyse.
[0068] La suite de la description vise à détailler les principales étapes du procédé de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un des moteurs de la paire. Afin de simplifier ladite description, et sauf mention contraire, on considère tout d’abord la situation dans laquelle un seul quadruplet de mesures a été transmis au dispositif de traitement 13. Le cas où des mesures de volume de fluide sont également transmises est traité ultérieurement en référence à un mode préféré de mise en oeuvre du procédé.
[0069] Dit autrement, un seul instant de mesure est considéré, par exemple un
instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef. Les deux moteurs de la paire sont respectivement notés Mi et M2. Le quadruplet, quant à lui, est noté (Pi, P2, T,, T2) OÙ :
- Pi et Ti correspondent aux mesures respectives de pression et de température du fluide dans le circuit d’huile du moteur M-i,
- P2 et T2 correspondent aux mesures respectives de pression et de température du fluide dans le circuit d’huile du moteur M2.
[0070] Le choix d’un instant de mesure particulier au cours du fonctionnement des moteurs ne constitue qu’une variante d’implémentation de l’invention. Par conséquent, rien n’exclut que ledit instant de mesure corresponde à une phase de roulage, de croisière ou bien de parking de l’aéronef, dès lors que les moteurs de la paire sont en fonctionnement.
[0071 ] Par ailleurs, il convient de noter que le nombre de quadruplets considérés, et donc in fine le nombre d’instants de mesure considérés, ne constituent pas une limitation de l’invention. Il en est de même en ce qui concerne le nombre de paires de moteurs identiques de l’aéronef. Ce point est traité ultérieurement en référence à des modes particuliers de mise en oeuvre du procédé.
[0072] La figure 2 représente un organigramme d’un mode de mise en oeuvre du procédé de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur de la paire, à partir de mesures de pression et de température.
[0073] Le procédé de détection comporte plusieurs étapes. Dans son principe
général, le procédé consiste tout d’abord à quantifier, en fonction du quadruplet de mesures (P-i, P2, T-i, T2), une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs M1 et M2 de la paire. Cette quantification s’effectue via le calcul d’une métrique représentative du phénomène considéré (fuite de carburant dans un circuit d’huile), cette métrique servant ensuite de critère de décision quant à l’existence ou non d’une fuite de carburant.
[0074] A cet effet, le procédé de détection comporte dans un premier temps une étape 100 de détermination d’une quantité Q représentative d’une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs M1 et M2 de la paire, en fonction du quadruplet de mesures (P-i, P2, T-i, T2).
[0075] Par « quantité Q », on fait référence ici au fait que Q est un nombre réel.
[0076] Le fait de chercher une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures, permet
avantageusement de s’affranchir des conditions de fonctionnement induites par le trajet de l’aéronef. En effet, la détection d’une fuite éventuelle dans ce mode de mise en oeuvre s’effectue en rapport avec l’étude de paramètres, qui sont la pression et la température, en un seul instant de mesure, et non en rapport avec l’étude de la variation d’un ou plusieurs paramètres en une pluralité d’instants de mesure. Les deux moteurs M1 et M2 forment ainsi un référentiel de mesure évalué en un instant de mesure donné, le fonctionnement d’un des moteurs étant déterminé en fonction de l’autre moteur.
[0077] Par ailleurs, le fait de considérer des mesures de pression P1 ; P2 et de
température Ti, T2 dans chacun des circuits d’huiles des moteurs de la paire permet d’évaluer de manière précise une différence éventuelle de
fonctionnement. La conception des capteurs de pression et de température est en effet largement maîtrisée, permettant de réaliser ainsi des mesures très précises.
[0078] Enfin, on comprend également que la mise en oeuvre du procédé ne
nécessite aucune reconfiguration matérielle des moteurs de l’aéronef, étant donné que les moyens d’acquisition 1 1 sont déjà présents dans toute
construction de ce type, et que le dispositif de traitement 13, lorsqu’il est intégré à l’aéronef, peut se situer en dehors desdits moteurs, par exemple dans la cabine de pilotage.
[0079] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l’étape de détermination de la quantité Q comporte le calcul d’une première quantité Qi représentative d’un écart de pression entre les deux moteurs M-, et M2, en fonction des mesures de pression P-, et P2 du quadruplet. Elle comporte également le calcul d’une deuxième quantité Q2 représentative d’un écart de température entre les deux moteurs M1 et M2, en fonction des mesures de températures Ti et T2 du quadruplet. La quantité Q est finalement calculée en fonction des quantités Q1 et
Q 2.
[0080] La détermination d’écarts suivant le calcul des quantités Qi et Q2 est
particulièrement simple à mettre en oeuvre, et permet de comparer entre elles des paramètres (pression, température) de même unité. De plus, elle ne nécessite pas de moyens de calcul importants, permettant ainsi une
détermination rapide de la quantité Q.
[0081 ] Le choix d’une détermination de la quantité Q par le calcul desdites quantités Q1 et Q2 ne constitue qu’une variante d’implémentation de l’invention. Ainsi, rien n’exclut de déterminer la quantité Q autrement, par exemple sur la base de calculs faisant intervenir des produits (au sens de multiplications) entre des pressions et des températures, par exemple P1 xT1 et P2xT2, ou bien encore de produits de pressions entre elles et de produits de températures entre elles, par exemple P1XP2 et T ixT2.
[0082] De manière plus générale, le choix d’une détermination particulière de la
quantité Q dépend, notamment, de la valeur seuil à laquelle celle-ci est comparée, comme cela est décrit ultérieurement. Ainsi, si on dispose de valeurs seuils homogènes au produit d’une pression par une température, par exemple suite à des calculs effectués à partir de mesures régulièrement consignées au cours de vols d’aéronefs ou bien encore suite à des simulations numériques, la détermination de la quantité Q s’effectue en correspondance avec les unités de ces valeurs seuils.
[0083] Dans un exemple préféré de mise en oeuvre, la quantité Q est calculée selon la formulation suivante :
où :
- Q1 est calculée égale à la différence entre les mesures de pression du quadruplet, c’est-à-dire égale à P P2 (ou bien P2-Pi, l’ordre dans la soustraction ne constituant pas une limitation),
- Q2 est calculée égale à la différence entre les mesures de température du quadruplet, c’est-à-dire égale à Ti-T2 (ou bien T2-Ti, l’ordre dans la soustraction ne constituant pas une limitation).
[0084] Il convient de noter que calculer la quantité Q de cette manière revient à
déterminer la norme d’un vecteur dont les composantes sont Q1 et Q2. Dit encore autrement, Q correspond au calcul de la norme quadratique L2 de ce vecteur. On comprend alors qu’en conditions de fonctionnement nominal, la norme de ce vecteur est sensiblement nulle étant donné que les quantités Q1 et Q2 sont respectivement sensiblement nulles. Toutefois, dès lors que la pression P-, diffère de la pression P2 et / ou la température Ti diffère de la température T2, la norme de ce vecteur permet de quantifier l’écart de fonctionnement entre les deux moteurs de la paire, formant ainsi une métrique caractéristique du phénomène de fuite de carburant dans le circuit d’huile d’un desdits moteurs. Autrement dit, plus la quantité Q calculée ainsi est élevée, plus la probabilité de l’existence d’une fuite est grande, et plus l’importance de la fuite éventuelle est elle-aussi grande. Par « importance de la fuite », on fait référence ici au débit de carburant contaminant le circuit d’huile affecté.
[0085] Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, de
calculer la quantité Q de manière différente. Par exemple, il est possible de considérer une quantité Q1 (respectivement Q2) représentative d’un écart de pression (respectivement d’un écart de température) affecté d’un coefficient de pondération, les coefficients de pondération respectifs des quantités Qi et Q2 étant différents. Selon un autre exemple, éventuellement pris en combinaison avec le précédent visant à pondérer les quantités Q1 et Q2, il est également possible de considérer une quantité Q correspondant au calcul de la norme Lp (espace de Lebesgue d’indice p), avec p un entier supérieur ou égale à 1 , du vecteur dont les composantes sont Qi et Q2.
[0086] Par conséquent, à l’issue de l’étape 100, le procédé de détection fournit la quantité Q, de sorte qu’il devient possible d’évaluer si une fuite de carburant affecte bien l’un des deux moteurs Mi et M2.
[0087] A cet effet, le procédé comporte une étape 200 de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison.
[0088] Par « comparaison avec une valeur seuil », on fait référence ici au fait de déterminer si la quantité Q est inférieure ou bien supérieure à ladite valeur seuil. Le résultat de comparaison correspond donc au fait que la quantité Q est inférieure ou bien supérieure à la valeur seuil.
[0089] La valeur seuil correspond, par exemple, à une valeur obtenue suite à une campagne d’essais. Selon un autre exemple, la valeur seuil est fixée suite à des simulations numériques modélisant le fonctionnement des moteurs de l’aéronef.
[0090] D’une manière générale, le choix d’une valeur seuil dépend de la tolérance souhaitée face à d’éventuelles fausses détections de fuite. Dit encore autrement, la valeur seuil est représentative de la tolérance acceptée par rapport aux éventuelles variations de la quantité Q. On comprend en effet que, dans le cas où la quantité Q est calculée de sorte à être un nombre supérieur ou égal à zéro, plus la valeur seuil est proche de la borne inférieure de la quantité Q, plus le risque d’obtenir de fausses détections, via le procédé de détection, est élevé. [0091 ] Par exemple, dans le cas où la quantité Q est calculée, comme décrit précédemment, égale à la norme quadratique L2 du vecteur dont les
composantes sont Q1 et Q2, fixer la valeur seuil égale à zéro revient à considérer une grande tolérance face à de possibles fausses détections de fuite. En effet, à la moindre variation de pression et / ou de température, la quantité devient strictement positive, et donc supérieure à la valeur seuil. Inversement, fixer une valeur seuil trop élevée peut conduire à ne pas tenir compte de certaines variations de pression et / ou de température entre les circuits d’huile des moteurs, et donc in fine à ne pas détecter de fuite de carburant alors que celle-ci a bien lieu.
[0092] L’homme du métier sait ajuster la valeur seuil en fonction de la tolérance
visée, par exemple en tenant compte des plages de variation respectives des capteurs.
[0093] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, le procédé comporte, après
l’étape 100 de détermination de la quantité Q et avant l’étape 200 de
comparaison, une étape de mise à jour de la quantité Q dans laquelle la quantité Q mise à jour correspond à la valeur absolue de la quantité Q précédemment déterminée.
[0094] En effet, rien n’exclut que la quantité Q soit déterminée lors de l’étape 100 de sorte à correspondre à un nombre négatif. Par exemple, la quantité Q peut être déterminée selon la formulation suivante :
Q = . ¾ + ¾
où Qi et Q2 sont calculées suivant des formulations identiques à celles décrites ci-avant, c’est-à-dire égales respectivement à Pi-P2 (ou bien P2-Pi) et à T T2 (ou bien T2-T-i). Dès lors, et selon cet exemple, le fait de mettre à jour la quantité Q en calculant sa valeur absolue permet de simplifier la gestion de la valeur seuil à considérer au cours de l’étape 200 de comparaison. On comprend en effet que dans la mesure où la quantité Q mise à jour est nécessairement supérieure ou égale à zéro, la valeur seuil à considérer pour ladite quantité Q mise à jour doit également être supérieure ou égale à zéro. [0095] Le procédé de détection comporte ensuite une étape 300 de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d’huile d’un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.
[0096] La détection s’effectue en fonction du résultat de comparaison.
[0097] Par exemple, dans le cas où la quantité Q est calculée, comme décrit
précédemment, égale à la norme quadratique L2 du vecteur dont les
composantes sont Qi et Q2, et éventuellement mise à jour de sorte qu’elle correspond à une quantité supérieure ou égale à zéro, une fuite dans l’un des circuits d’huile de la paire de moteurs est détectée quand la quantité Q est supérieure à la valeur seuil. Inversement, si ladite quantité Q est inférieure à ladite valeur seuil, aucune fuite n’est détectée.
[0098] On note que la détection d’une fuite éventuelle correspond ici au résultat d’une comparaison entre des quantités numériques (quantité Q et valeur seuil). Autrement dit, à ce stade du procédé de détection, l’information selon laquelle une fuite éventuelle s’est produite correspond à une information numérique, typiquement exprimée sous forme de bits numériques, qui est par exemple enregistrée par les moyens de mémorisation du dispositif de traitement 13 pour être analysée en temps réel ou bien en temps différé.
[0099] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, illustré par la figure 2, le procédé comporte, consécutivement à l’étape 300 de détection et lorsqu’une fuite est détectée, une étape 400 d’émission d’un message d’alerte.
[0100] Un tel message d’alerte peut être émis sous quelque forme que ce soit, le choix d’une forme particulière d’émission ne constituant qu’une variante d’implémentation de l’invention. Par exemple, le message peut être émis sous format texte afin d’être affiché par des moyens d’affichage tel qu’un écran d’ordinateur, une tablette, un smartphone, un cadran de tableau de bord de l’aéronef. Selon un autre exemple, le message d’alerte est émis sous format sonore.
[0101 ] L’émission du message d’alerte permet avantageusement d’avertir un
opérateur, tel qu’un pilote, un membre du personnel de maintenance au sol, etc.. Par exemple, le pilote de l’aéronef, une fois prévenu de la détection d’une fuite, peut alors envisager de raccourcir le temps de vol, ou bien même de ne pas décoller le cas échéant.
[0102] On note que l’émission du message d’alerte peut s’effectuer en temps réel, dès la fuite détectée, ou bien encore en temps différé, par exemple une fois que l’aéronef a atterri.
[0103] La figure 3 représente un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de la figure 2 au cours duquel, lorsqu’une fuite est détectée, un moteur défaillant est identifié parmi les moteurs de la paire.
[0104] Tel qu’illustré dans la figure 3, le procédé comporte, consécutivement à
l’étape 300 de détection et lorsqu’une fuite est détectée, une étape 350
d’identification d’un moteur défaillant parmi les moteurs de la paire.
[0105] Cette étape 350 comporte tout d’abord une comparaison des mesures de pression et / ou une comparaison des mesures de température du quadruplet associées respectivement aux moteurs de la paire.
[0106] En conditions de fonctionnement nominal, et comme décrit ci-avant, les
pressions Pi et P2 (respectivement les températures Ti et T2) sont sensiblement égales. Par contre, en cas de fuite de carburant dans un circuit d’huile, la température du fluide contenu dans ledit circuit d’huile augmente, et donc refroidit moins bien le moteur associé audit circuit d’huile. En conséquence, la
température augmente, et donc la pression du fluide diminue, de sorte qu’il est possible de déterminer quel moteur est défaillant en comparant la mesure de pression ou de température qui lui est associée avec la mesure correspondante de l’autre moteur.
[0107] Ainsi, une fois les mesures de pression et / ou les mesures de température comparées entre elles, l’étape 350 comporte une identification d’un moteur défaillant en fonction de ladite comparaison des mesures de pression et / ou de ladite comparaison des mesures de température.
[0108] Par exemple, dans le cas où la comparaison consiste à comparer les
mesures de pression entre elles, on détermine laquelle des pressions P1 ou P2 est inférieure à l’autre. Si P1 est inférieure à P2, cela signifie que le moteur M-, est défaillant, et vice versa. [0109] Alternativement, dans le cas où la comparaison consiste à comparer les mesures de températures entre elles, on détermine laquelle des températures Ti ou T2 est inférieure à l’autre. Si Ti est supérieure à T2, cela signifie que le moteur M-i est défaillant, et vice versa.
[01 10] Selon encore une autre alternative, les mesures de pression sont comparées entre elles et les mesures de température sont comparées entre elles. De cette manière, il est possible de contrôler la correspondance entre les identifications issues respectivement de la comparaison des mesures de pression et de la comparaison des mesures de température. Procéder ainsi permet donc d’accroitre la robustesse de l’identification du moteur défaillant.
[01 11 ] L’identification du moteur affecté par la fuite de carburant permet de générer une information, comportant par exemple un identifiant du moteur défaillant, et qui, lorsqu’elle est transmise à un opérateur, par exemple via le message d’alerte émis, conduit à une identification plus précise de la fuite. De cette manière, l’opérateur peut, selon le contexte opérationnel, mettre en oeuvre un plan d’action visant à minimiser ou réparer la fuite de carburant.
[01 12] Par exemple, lorsque le dispositif de traitement 13 est au sol et que le
message d’alerte est émis sous format texte à destination de moyens d’affichage contrôlés par un opérateur de maintenance des moteurs de l’aéronef, cet opérateur est en mesure, une fois l’aéronef au sol et une fois le message d’alerte lu, de mettre en oeuvre les opérations de maintenance visant à réparer la fuite en ciblant précisément le moteur défaillant. Ainsi, ledit opérateur n’est pas tenu de réaliser des examens préliminaires visant à identifier le moteur défaillant.
[01 13] Rien n’exclut cependant que l’étape 350 d’identification du moteur défaillant soit réalisée sans qu’aucun message d’alerte ne soit émis.
[01 14] La figure 4 représente un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de détection, à partir de mesures de pression, température et volume de fluide, et au cours duquel, lorsqu’un moteur défaillant a été identifié, une confirmation éventuelle de l’identification de ce moteur défaillant est recherchée.
[01 15] Dans ce mode préféré de mise en oeuvre, il est considéré que les moyens d’acquisition 1 1 du système 10 de détection ont acquis, pour chaque moteur de la paire (M-i, M2), au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d’huile dudit moteur en deux instants de mesure respectifs distincts lors du fonctionnement de l’aéronef. Ainsi, chacun des moteurs de la paire est associé à deux mesures de volume de fluide contenu dans son circuit d’huile.
[01 16] Les deux instants de mesure associés à un moteur de la paire correspondent respectivement à un instant de mesure antérieur au décollage de l’aéronef et un instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef. Selon un exemple plus spécifique, ces instants de mesure ont lieu lorsque l’aéronef est en phase de roulage, respectivement avant le décollage et après l’atterrissage.
[01 17] On considère de manière non limitative que les instants de mesure antérieurs au décollage (respectivement ultérieurs à l’atterrissage), et associés
respectivement aux moteurs de la paire, coïncident entre eux.
[01 18] Il est également considéré, pour ce mode préféré de mise en oeuvre, qu’une fuite de carburant a été détectée dans l’un des deux moteurs de la paire, à l’issue de l’étape 300, et qu’en outre le moteur défaillant a été identifié comme tel à l’issue de l’étape 350.
[01 19] Dès lors, et tel qu’illustré dans la figure 4, le procédé de détection comporte, à la suite de l’étape 350 d’identification du moteur défaillant, une étape 500 de détermination d’un écart V entre les deux mesures de volume de fluide associées audit moteur.
[0120] Par exemple, ledit écart V est déterminé en soustrayant les mesures de
volume de fluide associées au moteur défaillant. Aucune limitation n’est attachée à l’ordre dans lequel est effectuée ladite soustraction, le choix d’un ordre particulier ayant des conséquences similaires à celles déjà décrites ci-avant en relation avec la comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil au cours de l’étape 200. Avantageusement, ledit écart V correspond à la valeur absolue d’une soustraction des mesures de volume de fluide.
[0121 ] Il convient de noter que le fait de choisir des instants de mesure
correspondant respectivement à un instant de mesure antérieur au décollage de l’aéronef et un instant de mesure ultérieur à l’atterrissage de l’aéronef est particulièrement avantageux. Procéder ainsi permet de comparer des volumes de fluide en dehors de la phase de croisière, de sorte à éviter tout biais lié aux conditions de vol. En effet, le fait de considérer l’aéronef au sol permet de s’assurer que les mesures sont réalisées dans des conditions équivalentes pour le moteur dont on cherche à déterminer s’il est défaillant.
[0122] Le procédé comporte ensuite une étape 600 de comparaison de l’écart V
avec une valeur seuil déterminée en fonction d’une consommation moyenne théorique d’huile du moteur défaillant et d’une durée séparant lesdits instants de mesure distincts.
[0123] On note que la consommation moyenne théorique d’huile est une grandeur physique homogène à un débit, c’est-à-dire dont l’unité correspond à un volume divisé par une durée, par exemple exprimée en litres par heure. En outre, le terme « théorique » fait ici référence à une consommation d’huile en conditions nominales, c’est-à-dire lorsque le moteur n’est pas défaillant.
[0124] Par exemple, ladite consommation moyenne théorique d’huile est fournie par l’entreprise en charge de la conception du moteur. De manière avantageuse, la consommation fournie par ladite entreprise est obtenue par une méthode statistique sur la base de relevés de consommation d’huile antérieurs, de sorte à augmenter la robustesse et la précision de l’étape 600 de comparaison. Rien n’exclut cependant que la consommation moyenne théorique soit déterminée autrement, par exemple sur la seule base de spécifications techniques du moteur.
[0125] En ce qui concerne la valeur seuil, celle-ci est par exemple sensiblement égale, en valeur absolue, au produit entre ladite consommation moyenne théorique et la durée séparant les instants de mesure. Le fait de ne pas choisir la valeur seuil exactement égale, en valeur absolue, au produit entre la
consommation moyenne théorique et la durée séparant les instants de mesure permet d’affiner la tolérance visée pour la prise en compte de fausses détections de panne, ou bien, inversement, de non-détections d’une véritable panne.
[0126] Selon un autre exemple, il est considéré que la consommation d’huile d’un moteur est négligeable hors phase de croisière, de sorte que seule la durée effective de vol entre les instants de mesure est prise en considération dans le calcul de la valeur seuil.
[0127] Ladite comparaison consiste à évaluer la différence entre l’écart V et la valeur seuil. En conditions de fonctionnement nominal, une telle différence est sensiblement nulle si la valeur seuil est égale, en valeur absolue, au produit entre ladite consommation moyenne théorique et la durée séparant les instants de mesure. Par contre, en cas de fuite de carburant dans le circuit d’huile, la quantité de fluide augmente dans ledit circuit d’huile, qui est fermé, si bien que la mesure de volume de fluide en l’instant ultérieur à l’atterrissage est supérieure à la mesure de volume de fluide en l’instant antérieur au décollage. Par
conséquent, en cas de fuite de carburant dans le circuit d’huile, la différence entre l’écart V et la valeur seuil augmente en valeur absolue, formant ainsi une métrique représentative du phénomène considéré (fuite de carburant dans un circuit d’huile).
[0128] Le procédé comporte alors une étape 700 de confirmation éventuelle, en fonction du résultat de comparaison de l’écart V avec la valeur seuil, de l’identité du moteur identifié comme défaillant.
[0129] Ladite étape 700 consiste ainsi à tester si le moteur identifié comme défaillant à l’issue de l’étape 350 est également identifié comme défaillant sur la base de la valeur de la différence entre l’écart V et la valeur seuil. Typiquement, si cette différence est jugée trop élevée, par exemple en la comparant à encore une autre valeur seuil, le moteur concerné est à nouveau identifié comme défaillant, confirmant ainsi le diagnostic obtenu à l’issu de l’étape 350. Une telle manière de procéder permet d’augmenter la criticité de l’identification issue de l’étape 350.
[0130] On comprend ainsi que le procédé tel que mis en oeuvre dans la figure 4, et plus particulièrement les étapes 500 à 700, permet de faire une vérification supplémentaire de la présence éventuelle d’une fuite de carburant dans un moteur de l’aéronef. Dans le cas où l’étape 700 ne confirmerait pas une identification de défaillance issue de l’étape 350, différents scénarios peuvent être envisagés, comme par exemple envisager des mesures (pression, température, volume) complémentaires pour réitérer le procédé.
[0131 ] Par ailleurs, les étapes 500, 600 et 700 ont été décrites, en référence à la figure 4, comme étant exécutées de manière successive, consécutivement à l’étape 350 d’identification. Rien n’exclut qu’elles soient également consécutives à l’émission d’un message d’alerte généré par l’étape 400. Rien n’exclut non plus d’avoir une émission d’un message à l’issue de l’étape 700, celui pouvant comporter une confirmation ou bien une infirmation d’un précédent message émis au cours d’une étape 400.
[0132] De manière plus générale, le fait que toutes les étapes 500, 600 et 700 soient consécutives à l’étape 350 d’identification ne constitue qu’une variante
d’implémentation de l’invention. En effet, il est possible de considérer que seule l’étape 700 de confirmation éventuelle est exécutée à la suite de l’étape 350 d’identification, les étapes 500 et 600 pouvant quant à elles être exécutées en parallèle des étapes 100, 200, 300 et 350 (et éventuellement aussi de l’étape 400 le cas échéant). On comprend bien entendu qu’une telle variante
d’implémentation est possible dès lors que la mesure de volume de fluide ultérieure à l’atterrissage est acquise en même temps ou bien avant les mesures du quadruplet, puisqu’il faut pouvoir au moins calculer l’écart V.
[0133] Il est en outre avantageux, lorsque les étapes 500 et 600 sont exécutées en parallèle des autres étapes comme indiqué ci-avant, d’itérer les étapes 500 et 600 pour chaque moteur de la paire. De cette manière, on évite de réaliser une exécution des étapes 500 et 600 pour un moteur qui ne sera finalement pas identifié à l’issue de l’étape 350.
[0134] L’invention a jusqu’à présent été décrite en considérant un seul quadruplet de mesures ainsi qu’une seule paire de moteurs identiques. Toutefois, aucune limitation n’est attachée à ces paramètres.
[0135] Ainsi, dans un mode particulier de réalisation, plusieurs quadruplets de
mesures sont considérés. Les étapes de détermination 100, de comparaison 200 et de détection 300, et éventuellement d’identification 350 et d’émission 400 le cas échéant, sont alors itérées pour chacun desdits quadruplets de mesures. Le fait de réaliser des mesures de pression et de température en plusieurs instants de mesure permet de contrôler régulièrement le fonctionnement des moteurs, et ainsi de détecter plus rapidement une fuite éventuelle de carburant dans un des circuits d’huile.
[0136] Par exemple, les mesures de pression et de température sont effectuées de manière récurrente, suivant un pas de temps constant entre deux instants de mesure. Il est ainsi possible de suivre précisément l’état des circuits d’huile des moteurs. [0137] On comprend en outre que plus le pas de temps est petit, plus il est facile d’identifier l’instant véritable en lequel s’est produit la fuite de carburant, ce qui améliore ainsi le retour d’expérience et donc également les actions correctrices à envisager pour éviter de potentielles autres fuites de carburant.
[0138] Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples non détaillés ici, de
considérer des mesures de pression et de température effectuées de manière aléatoire, ou bien encore des mesures effectuées uniquement pendant une des phases de fonctionnement (parking, roulage, vol) de l’aéronef selon un pas non constant.
[0139] Selon un autre mode particulier de réalisation, éventuellement en
combinaison avec le précédent dans lequel plusieurs quadruplets de mesures sont considérés, plusieurs paires de moteurs identiques sont également considérées. Les étapes de détermination 100, de comparaison 200 et de détection 300, et éventuellement d’identification 350 et d’émission 400 le cas échéant, étant itérées pour chacune desdites paires.
[0140] A titre purement illustratif, considérons un exemple dans lequel l’aéronef comporte quatre moteurs identiques M1 ; M2, M3 et M4. Il est alors possible de considérer les paires (M-i, M2), (M2, M3), (M3, M4) et (M4, M-i). Le fait que chaque moteur soit représenté dans deux paires distinctes permet également d’identifier un moteur défaillant au cas où une fuite de carburant se produit. En effet, si une fuite est détectée au cours d’une première itération du procédé pour un des deux moteurs de la paire (M-i, M2), puis également au cours d’une deuxième itération du procédé pour un des moteurs de la paire (M2, M3), alors le moteur M2 sera identifié comme défaillant. Ce résultat d’identification peut être comparé à celui de l’étape 350, lorsque celle-ci est exécutée, de sorte à accroître encore plus la robustesse de l’identification d’un moteur défaillant. En outre, il apparaîtra clairement à l’homme du métier que d’autres paires de moteurs peuvent être considérées, comme par exemple uniquement (M-i, M2) et (M3, M4).
[0141 ] L’homme du métier comprendra également que rien n’exclut d’inclure les étapes de détermination 500 d’un écart V, de comparaison 600 de l’écart V avec une valeur seuil, et de confirmation éventuelle 700 dans lesdites itérations portant sur les paires de moteurs identiques. [0142] Le présent procédé de détection d’une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d’huile d’un moteur d’aéronef peut être exécuté de manière automatisée sans intervention d’un opérateur à quelque étape que ce soit. Il peut être mis en oeuvre de manière non limitative, en fonction du contexte opérationnel, au sein d’une station sol comme décrit ci-dessus, au sein d’un aéronef, au sein d’une suite logicielle autonome dédiée à la surveillance du fonctionnement de moteurs d’aéronefs, ou encore être intégré dans une chaîne de traitements distribués pour des services de surveillance de type « cloud services ».

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de détection d'une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d'huile respectifs, ladite paire de moteurs étant associée à au moins un quadruplet de mesures préalablement acquises en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d'huile des moteurs de la paire, le procédé de détection comportant :
- une étape (100) de détermination d'une quantité Q représentative d'une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures,
- une étape (200) de comparaison de la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison,
- une étape (300) de détection d'une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d'huile d'un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de détermination de la quantité Q comporte :
- un calcul d'une première quantité Qi représentative d'un écart de pression entre les deux moteurs, en fonction des mesures de pression du quadruplet,
- un calcul d'une deuxième quantité Q2 représentative d'un écart de température entre les deux moteurs, en fonction des mesures de température du quadruplet,
- un calcul de la quantité Q en fonction des quantités Qi et Q2.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel la quantité
Q est calculée selon la formulation suivante :
Q = jQi + Ql
où :
- Qi est calculée égale à la différence entre les mesures de pression du quadruplet,
- Q2 est calculée égale à la différence entre les mesures de température du quadruplet.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant, après l'étape (100) de détermination de la quantité Q et avant l'étape (200) de comparaison, une étape de mise à jour de la quantité Q dans laquelle la quantité Q mise à jour correspond à la valeur absolue de la quantité Q précédemment déterminée.
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant, consécutivement à l'étape (300) de détection et lorsqu'une fuite est détectée, une étape (400) d'émission d'un message d'alerte.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant, consécutivement à l'étape de détection (300) et lorsqu'une fuite est détectée, une étape (350) d'identification d'un moteur défaillant parmi les moteurs de la paire, ladite étape (350) d'identification comprenant :
- une comparaison des mesures de pression et / ou une comparaison des mesures de température du quadruplet associées respectivement aux moteurs de la paire,
-une identification d'un moteur défaillant en fonction de ladite comparaison des mesures de pression et / ou de ladite comparaison des mesures de température.
[Revendication 7] Procédé selon les revendications 5 et 6, dans lequel, lorsqu'un message d'alerte est émis, ledit message d'alerte comporte un identifiant du moteur défaillant identifié.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel chaque moteur de la paire est également associé à au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d'huile dudit moteur de la paire et préalablement acquises en deux instants de mesure respectifs distincts, un instant de mesure antérieur au décollage de l'aéronef et un instant de mesure ultérieur à l'atterrissage de l'aéronef, ledit procédé comportant, pour au moins un moteur de la paire :
- une étape (500) de détermination d'un écart V entre les deux mesures de volume de fluide associées audit moteur,
-une étape (600) de comparaison de l'écart V avec une valeur seuil déterminée en fonction d'une consommation moyenne théorique d'huile du moteur défaillant et d'une durée séparant lesdits instants de mesure distincts, et, à la suite de ladite étape d'identification (350) :
- une étape (700) de confirmation éventuelle, en fonction du résultat de comparaison de l'écart V avec la valeur seuil, de l'identité du moteur identifié comme défaillant.
[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel plusieurs quadruplets de mesures sont considérés, au moins les étapes de détermination (100) d'une quantité Q, de comparaison (200) de la quantité Q avec une valeur seuil et de détection (300) d'une fuite éventuelle étant itérées pour chacun desdits quadruplets de mesures.
[Revendication 10] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'aéronef comporte plusieurs paires de moteurs identiques, au moins les étapes de détermination (100) d'une quantité Q, de comparaison (200) de la quantité Q avec une valeur seuil et de détection (300) d'une fuite éventuelle étant itérées pour chacune desdites paires.
[Revendication 11] Programme d'ordinateur comportant un ensemble
d'instructions de code de programme qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur, configurent ledit processeur pour mettre en œuvre un procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
[Revendication 12] Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication 11.
[Revendication 13] Dispositif de traitement (13) pour la détection d'une fuite éventuelle de carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d'huile respectifs, ladite paire de moteurs étant associée à au moins un quadruplet de mesures préalablement acquises en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d'huile des moteurs de la paire, le dispositif de traitement (13) comportant :
- un module de détermination, configuré pour déterminer une quantité Q représentative d'une différence éventuelle de fonctionnement entre les moteurs de la paire, en fonction du quadruplet de mesures,
- un module de comparaison, configuré pour comparer la quantité Q avec une valeur seuil préalablement déterminée, de sorte à obtenir un résultat de comparaison,
- un module de détection, configuré pour détecter une fuite éventuelle de carburant dans le circuit d'huile d'un des moteurs de la paire, en fonction du résultat de comparaison.
[Revendication 14] Dispositif (13) selon la revendication 13, ledit dispositif comportant un module d'identification configuré pour, lorsqu'une fuite est détectée :
- comparer des mesures de pression et / ou des mesures de température du quadruplet associées respectivement aux moteurs de la paire,
- identifier un moteur défaillant en fonction de ladite comparaison des mesures de pression et / ou de ladite comparaison des mesures de
température.
[Revendication 15] Dispositif (13) selon la revendication 14, chaque moteur de la paire étant également associé à au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d'huile dudit moteur de la paire et préalablement acquises en deux instants de mesure respectifs distincts lors du
fonctionnement de l'aéronef, un instant de mesure antérieur au décollage de l'aéronef et un instant de mesure ultérieur à l'atterrissage de l'aéronef, ledit dispositif comportant :
- un module de détermination, configuré pour déterminer un écart V entre les deux mesures de volume de fluide associées à un moteur de la paire,
- un module de comparaison, configuré pour comparer l'écart V avec une valeur seuil déterminée en fonction d'une consommation moyenne théorique d'huile du moteur défaillant et d'une durée séparant lesdits instants de mesure distincts,
- un module de confirmation, configuré pour éventuellement confirmer, en fonction du résultat de comparaison de l'écart V avec la valeur seuil, l'identité du moteur identifié comme défaillant.
[Revendication 16] Système (10) de détection d'une fuite éventuelle de
carburant dans un circuit d'huile d'un moteur d'aéronef, ledit aéronef comportant au moins une paire de moteurs identiques et équipés de circuits d'huile respectifs, ledit système (10) de détection comportant :
- des moyens d'acquisition (11) configurés pour acquérir au moins un quadruplet de mesures en un instant de mesure lors du fonctionnement des moteurs de la paire et correspondant à une mesure de pression et une mesure de température du fluide contenu dans chacun des circuits d'huile des moteurs de la paire,
- un dispositif de traitement (13) conforme à l'une quelconque des
revendications 13 à 14,
- des moyens de communication (12) du quadruplet de mesures au dispositif de traitement.
[Revendication 17] Système (10) selon la revendication 16, lesdits moyens d'acquisition (11) étant également configurés pour acquérir, pour chaque moteur de la paire, au moins deux mesures du volume de fluide contenu dans le circuit d'huile dudit moteur en deux instants de mesure respectifs distincts lors du fonctionnement de l'aéronef, un instant de mesure antérieur au décollage de l'aéronef et un instant de mesure ultérieur à l'atterrissage de l'aéronef, ledit dispositif de traitement (13) étant conforme à la revendication 15, et les moyens de communication (12) étant également configurés pour transmettre les mesures de volume de fluide au dispositif de traitement.
[Revendication 18] Aéronef comportant un système de détection selon l'une quelconque des revendications 16 à 17.
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