EP4688561A1 - Systeme d'actionnement hydraulique a rechauffeur integre et aeronef le comprenant - Google Patents

Systeme d'actionnement hydraulique a rechauffeur integre et aeronef le comprenant

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Publication number
EP4688561A1
EP4688561A1 EP24715617.7A EP24715617A EP4688561A1 EP 4688561 A1 EP4688561 A1 EP 4688561A1 EP 24715617 A EP24715617 A EP 24715617A EP 4688561 A1 EP4688561 A1 EP 4688561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
flow rate
control unit
electronic control
hydraulic fluid
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
EP24715617.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jérôme Fraval
Jean-Baptiste KAMIS
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 Landing Systems SAS
Original Assignee
Safran Landing Systems 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 Landing Systems SAS filed Critical Safran Landing Systems SAS
Publication of EP4688561A1 publication Critical patent/EP4688561A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30—Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/38—Blade pitch-changing mechanisms fluid, e.g. hydraulic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/02—Undercarriages
    • B64C25/08—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable
    • B64C25/10—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable retractable, foldable, or the like
    • B64C25/18—Operating mechanisms
    • B64C25/22—Operating mechanisms fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/42—Arrangement or adaptation of brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/50—Steerable undercarriages; Shimmy-damping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/042—Controlling the temperature of the fluid
    • F15B21/0427—Heating

Definitions

  • the present invention relates to the field of hydraulic actuation, more particularly in the aeronautics sector.
  • Aircraft which are equipped with a hydraulic actuation system, for example for moving the various moving parts of a landing gear or for orienting the propeller blades of a turboprop engine.
  • Such a hydraulic actuation system comprises a reservoir containing a hydraulic fluid, a pump for pumping the hydraulic fluid from the reservoir, a motor for driving the pump, hydraulic actuators each associated with an actuator control valve which is mounted between the pump and the hydraulic actuator and which has a state of supply of the actuator by the pump and a state of non-supply of the actuator.
  • An electronic control unit is connected to the engine and control valves to control them according to the instructions of the aircraft pilot.
  • the hydraulic actuation system is installed in one of the areas of the aircraft where the temperature is not controlled, for example in the landing gear hold, which exposes it to extremely low temperatures that can reach -60°C during long high-altitude flights.
  • the hydraulic actuation system When the hydraulic actuation system does not actuate any elements other than those linked to the landing gear, it is not used during the flight: the pump is therefore unused during the entire flight phase and the fluid does not circulate.
  • the hydraulic fluid is therefore likely to cool to the point of reaching ambient temperature and would have a high viscosity that can lead to an impact on the operation of the pump, such as an increase in the engine torque required to start the pump, or difficulty in priming the pump due to too low an upstream pressure (risk of cavitation). This results in a deterioration in the reliability and performance of the hydraulic actuation system. To avoid this, it could be considered to oversize the engine and the pump, but this increases the mass of the hydraulic actuation system, the energy consumption of the aircraft and therefore its pollutant emissions.
  • a hydraulic actuation system comprising at least one reservoir containing a hydraulic fluid, a pump for pumping the hydraulic fluid from the reservoir, a motor for driving the pump, a hydraulic actuator, a control valve for the actuator which is mounted between the pump and the hydraulic actuator and which has a state of supply of the actuator by the pump and a state of non-supply of the actuator, a temperature sensor of the hydraulic fluid in the reservoir, and an electronic control unit connected to the motor, to the control valve and to the temperature sensor.
  • the actuation system comprises at least one passage restriction between the pump and the tank and in that the electronic control unit is arranged to carry out a reheating phase, when the temperature of the hydraulic fluid in the tank reaches a first predetermined minimum temperature threshold, by commanding an activation of the pump drive motor while the control valve is in its non-supply state to circulate the hydraulic fluid in the restriction.
  • a reheating phase when the temperature of the hydraulic fluid in the tank reaches a first predetermined minimum temperature threshold, by commanding an activation of the pump drive motor while the control valve is in its non-supply state to circulate the hydraulic fluid in the restriction.
  • the invention makes it possible to guarantee good homogeneity of the temperature of the hydraulic fluid throughout the system. This provides similar performance over a wide range of external temperatures.
  • the invention also makes it possible to guarantee the performance of the systems supplied by the hydraulic actuation system.
  • the invention is fully automated and managed by an on-board computer requiring no action on the part of the crew (unlike the solutions of the prior art).
  • the system comprises a heating valve having an open state for passage of the hydraulic fluid in the restriction and a closed state for the passage of the fluid, the heating valve being controlled by the electronic control unit in its open state to perform the reheating phase;
  • the restriction is integrated into the reheating valve;
  • the system comprises several actuators and several control valves each associated with one of the actuators;
  • the electronic control unit is arranged to control the reheating phase when one of the actuators is supplied and the temperature of the hydraulic fluid is between the first predetermined minimum temperature threshold and a second predetermined temperature threshold higher than the first predetermined minimum temperature threshold;
  • the system comprises a first pressure sensor mounted downstream of the pump to measure a discharge pressure and in which the electronic control unit is connected to the first pressure sensor and is arranged to control the reheating phase when the discharge pressure measured by the first pressure sensor reaches a pressure value corresponding to a maximum theoretical discharge flow rate of the pump;
  • the actuator is servo-controlled in
  • the invention also relates to an aircraft equipped with such a hydraulic actuation system, in which the electronic control unit is arranged to check that the aircraft is in flight before carrying out the reheating phase.
  • the electronic control unit is arranged to check that the aircraft is in flight before carrying out the reheating phase.
  • Figure 4 is a representation of the state machine of a first mode of controlling the heating valve of the actuation system according to the invention
  • Figure 5 is a representation of the state machine of a second mode of controlling the heating valve of the actuation system according to the invention
  • Figure 6 shows the pressure curve as a function of the flow rate used for the second control mode
  • Figure 7 is a representation of the state machine of a third mode of controlling the heating valve of the actuation system according to the invention
  • Figure 8 is a flowchart illustrating a method for monitoring the pump efficiency implemented by the actuation system according to the invention
  • Figure 9 is a partial schematic front view of an aircraft equipped with the actuation system according to the invention.
  • DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION With reference to Figures 1 and 9, the hydraulic actuation system according to the invention, bearing the general reference 100, is described here in application to an aircraft A provided with main landing gear LGp and a directional front landing gear LGf each comprising a leg L having a free end provided with wheels W and an opposite end articulated to a structure of the aircraft between an extended position illustrated in Figure 9 and a retracted position in a hold of the aircraft.
  • the illustrated hydraulic actuation system is more particularly used for actuation of the front landing gear LGf.
  • the hydraulic actuation system 100 comprises a pump 103, driven in rotation by an electric motor 101, having an inlet fluidly connected to a reservoir 104 and an outlet fluidly connected to a supply line 106a comprising in series a filter 106a1 and a non-return valve 106a2.
  • the reservoir 104 contains a hydraulic fluid, such as an oil, for example a synthetic oil of type AS1241, and is provided with at least one temperature probe 108 for measuring the temperature of the hydraulic fluid in the reservoir 104.
  • the hydraulic actuation system 100 comprises actuation devices a, b, c each having an inlet connected to the supply line 106a and an outlet connected to a return line 106b connected to the reservoir 104.
  • the return line 106b comprises, downstream of the connection points of the actuation devices a, b, c to the return line 106b, a first non-return valve 106b3, a second non-return valve 106b2 and a filter 106b1.
  • the valves 106b2 and 106b3 are oriented so that the hydraulic fluid exiting the actuating devices a, b, c flows towards the reservoir 104.
  • Each actuating device a, b, c comprises: - a single-acting hydraulic actuator, namely a braking actuator 112a, having a body receiving, sliding between a retracted position and an extended position, a piston delimiting in the body a variable-volume chamber, the piston being returned by an elastic member to its position defining the smallest volume of the chamber; - double-acting actuators, namely an orientation actuator 112b and an extension/retraction actuator 112c of the leg L, having a body receiving, sliding between a retracted position and an extended position, a piston delimiting in the body a variable-volume chamber; - a monostable control solenoid valve 113a, 113b, 113c, having a three-way/two-position type spool, namely a supply position in which the
  • a pressure relief valve 107 connects the supply line 106a (downstream of the non-return valve 106a2 and upstream of the actuating devices a, b, c) and the return line 106b (between the non-return valves 106b2 and 106b3).
  • a monostable reheating solenoid valve 110 having a two-way/two-position type spool, namely an open position in which the spool connects the supply line 106a with the return line 106b via a restriction and a closed position in which the spool blocks the passage of the hydraulic fluid between the supply line 106a and the return line 106b.
  • the restriction here consists of a calibrated orifice formed in the spool and through which the fluid flows.
  • the reheat solenoid valve 110 is normally closed, that is, the spool of the reheat solenoid valve 110 is resiliently biased to the closed position.
  • An upstream pressure sensor 115 is mounted adjacent the supply port of the reheat solenoid valve 110 and a downstream pressure sensor 116 is mounted adjacent the outlet port of the reheat solenoid valve 110.
  • An electronic control unit 102 is electrically connected to the motor 101, the actuator electronic control units 114a, 114b, 114c, and the control terminal of the reheat solenoid valve 110 to send control signals thereto.
  • the electronic control unit 102 is electrically connected to the pressure sensors 115, 116, to the temperature probe 108 to receive status signals from these.
  • the electronic control unit 102 is also electrically connected to a pilot unit of the aircraft to receive control signals and to transmit status signals, and a power source electrical to receive power signals.
  • the electronic control unit 102 conventionally comprises at least one processor and a memory containing at least one computer program that is executable by the processor and that contains instructions arranged to operate the hydraulic actuation system of the invention.
  • the control of the motor 101 and the control solenoid valves 113a, 113b, 113c and the actuators 112a, 112b, 112c to actuate the landing gear is known per se and will not be described further here.
  • the method for heating the hydraulic fluid will now be described. According to this method (FIG.
  • the electronic control unit 102 automatically performs a heating phase, when the temperature of the hydraulic fluid in the tank reaches a first temperature threshold and the aircraft A is in operation.
  • the electronic control unit 102 extracts a measured temperature Tr from the temperature signal from the temperature probe 108 (step 1), checks that the aircraft is indeed operating (step 2) and, if so, compares the measured temperature Tr to the first temperature threshold (step 3).
  • the first temperature threshold here equal to -30°C, is a temperature threshold for activating the heating and corresponds to a minimum temperature at which the viscosity of the hydraulic fluid allows nominal operation of the hydraulic actuation system.
  • the electronic control unit 102 controls the heating solenoid valve 110 in the open position (step 4) and the activation of the motor 101 (step 5), which then drives the pump 103, as long as the measured temperature Tr is lower than a second temperature threshold (step 6).
  • the second temperature threshold (here equal to + 30°C) corresponds to a heating stop temperature beyond which it is not useful to go to obtain nominal operation of the hydraulic actuation system 100.
  • the electronic control unit 102 controls the heating solenoid valve 110 in the closed position and the deactivation of the motor 101 (step 7). It can be seen in Figure 3 that the measured temperature Tr will thus vary between the two temperature thresholds.
  • the computer program is arranged so that the reheating does not disrupt the operation of the connection devices and the electronic control unit 102 checks whether at least one of the connection devices a, b, c is in use before activating a reheating phase and during the reheating phase.
  • each electronic control unit 114a, 114b, 114c of the actuating devices a, b, c transmits to the electronic control unit 102 a signal informing of the active state of the corresponding actuating device a, b, c.
  • the heating solenoid valve 110 is left or brought into its closed position.
  • T [-30°C; -20°C]
  • the effect of the temperature will have more impact on the performance of the activated a, b, c actuator device than the loss of flow rate through the restriction of the reheating solenoid valve 110.
  • the second control mode (illustrated in FIG. 5) is based on the use of the discharge pressure of the pump 103, measured by the upstream pressure sensor 115.
  • the electronic control unit 102 stops the control opening of the reheating solenoid valve 110 when the pressure measured by the upstream pressure sensor 115 is lower than a first predetermined pressure threshold Pr.
  • the pressure profiles as a function of the flow rate at the discharge port of the pump 103 regularly follow a profile such as that given in FIG. 6.
  • the pressure threshold Pr for closing the reheating solenoid valve 110 is defined in the vicinity of the pressure level corresponding to the maximum flow rate delivered by the pump 103 under the most unfavorable conditions, for example 180 bar.
  • the opening of the reheating solenoid valve 110 is controlled by the electronic control unit 102 if the measured discharge pressure is higher than a second pressure threshold Ps, for example 200 bar.
  • the third control mode (illustrated in FIG. 7) consists of controlling the heating solenoid valve 110 from the measurement of the rotation speed of the motor 101 actuating the pump 103 in addition to the measurement of the temperature of the hydraulic fluid provided by the temperature probe 108.
  • This control mode is particularly suitable when: at least one of the actuators 112 is servo-controlled in displacement/speed, the pump 103 has a constant displacement and the motor 101 is controlled in speed.
  • the speed of the motor 101 is automatically adjusted according to a speed/displacement setpoint by means of a PID (or proportional integral derivative) type controller integrated in the electronic control unit 102.
  • PID or proportional integral derivative
  • Opening the reheat solenoid valve 110 causes a loss of flow to the actuators but this loss of flow rate can be compensated by the PID controller (this compensation is however limited by the maximum rotation speed of the motor 101, so that beyond this maximum rotation speed there appears a degradation of the performances of the actuating devices a, b, c).
  • the electronic control unit 102 closes the reheating solenoid valve 110 when the rotation speed of the motor 101 approaches the maximum speed.
  • Closing of the reheating solenoid valve 110 is conditioned by a fluid temperature higher than the reheating deactivation threshold or by a rotation speed of the engine 101 higher than a second speed threshold Wr.
  • the threshold Wr is determined according to a critical speed close to the maximum speed at which the engine is capable of rotating, for example 90% of the maximum theoretical speed. If the engine speed exceeds this threshold then the reheating valve closes, thus allowing more flow to the services. This can then lead to a reduction in the engine rotation speed as a result of the servocontrol.
  • the reopening of the valve is only permitted if the rotation speed is lower than the threshold Ws which is set at a value lower than Wr. It will be noted that it is possible to combine all or part of the three control modes above.
  • the structure of the hydraulic actuation system according to the invention also makes it possible to monitor the operating state of the pump 103, when the latter is of constant displacement, and more particularly its discharge flow rate. It is known that the flow rate efficiency of a hydraulic pump deteriorates over time, in particular due to the wear of the moving parts such as the piston/liner assemblies.
  • the volumetric efficiency of the pump 103 in new condition is generally of the order of 90% to 95% (if the pump 103 is a piston pump): in fact a certain quantity of fluid returns to the reservoir 104, in particular via the drain 109, a consequence of internal leaks in the pump 103 resulting from the clearances necessary for its operation.
  • the degradation of the volumetric efficiency with wear causes a loss of energy available for the actuating devices a, b, c, leading to a degradation of their performance.
  • the “lost” energy dissipates into heat which spreads into the reservoir 104 which can cause an excessive rise in the temperature of the hydraulic fluid and lead to an irreversible deterioration of its properties.
  • this type of sensor is bulky, of non-negligible mass, and its measurement can be biased by the effect of the temperature of the hydraulic fluid and the environment.
  • it is proposed to exploit the presence of the restriction and the pressure sensors 115 and 116 upstream and downstream of said restriction to determine the actual flow rate of the hydraulic fluid from the measurement of the differential pressure between the two ports of the heating solenoid valve 110.
  • the restriction consists of a calibrated orifice through which the hydraulic fluid flows. The actuation of the pump 103 during the heating phase forces the hydraulic fluid to pass through the restriction. The fluid will heat up as it passes through the restriction and this heating is proportional to the fluid flow rate and to the pressure drop caused by the restriction.
  • the actual pressure drop across the restriction is within a range of values resulting from manufacturing dispersions.
  • the memory of the electronic control unit 102 contains a table relating measured differential pressure values and flow rate value ranges. Therefore, for an estimated pressure differential, it is possible to determine a flow rate range in which the actual flow rate is included.
  • the differential pressure upstream and downstream of the restriction is evaluated within the electronic control unit 102 from the pressure measurements provided by the pressure sensors 115, 116 and the flow rate corresponding to the pressure differential is determined from the stored table.
  • the lower value of the flow rate value range will be retained because the purpose of the method is to estimate the volumetric efficiency of the pump from which a maintenance operation is required; considering the upper limit would result in an overestimation of the actual flow rate, and therefore of the volumetric efficiency.
  • the calculation of the volumetric efficiency is performed only when no actuating device is active, so that the entire flow rate at the outlet of the pump 103 passes through the restriction of the reheat solenoid valve 110. This calculation will preferably take place during the flight phase, during which the landing gear actuators are not used. In the event that the volumetric efficiency is below a certain threshold, for example 60%, the electronic control unit 102 warns the aircraft maintenance system of the excessive degradation of the pump 103.
  • the diagram below describes the evaluation method of the volumetric efficiency of the pump.
  • the internal geometry of the restriction through which the hydraulic fluid flows is such that the flow is turbulent in order to overcome the effect of the viscosity of the hydraulic fluid on the pressure drop and which is highly dependent on the temperature.
  • T 0°C
  • the pressure drop across the restriction is identical regardless of the temperature at a given flow rate.
  • the method for monitoring the efficiency of the pump 103 is therefore carried out at the same time as a reheating phase when no actuating device is active. After the actuation of the motor 101 and the opening of the reheating solenoid valve 110 (step 45 in FIG.
  • the monitoring method implemented by the electronic control unit 102 comprises the steps of: - checking that the temperature measured by the temperature probe 108 is greater than 0°C (step 46); - if so, extract upstream and downstream pressure values from the upstream and downstream pressure sensors 115 and 116 and acquire the value of the rotation speed of the motor 101 (step 47); - estimate the actual flow rate (step 48); - calculate the volumetric efficiency (step 49) and compare it to an efficiency threshold, for example equal to 60% (step 50); - if the volumetric efficiency is lower than the efficiency threshold, issue an alert (step 51).
  • an efficiency threshold for example equal to 60%
  • step 50 - if the volumetric efficiency is lower than the efficiency threshold, issue an alert (step 51).
  • a certain threshold for example 200 bar for a hydraulic generation at a nominal pressure of 206 bar
  • the valve is not open; - by observing the temperature of the fluid in the tank. If the temperature rise is below a certain threshold (e.g. 5°C) after a certain time of activation of the reheat valve (e.g. 1 minute), and if the pressure at the supply port of the reheat valve (pressure sensor 115) is above a certain threshold (e.g. 150 bar) then this means that the reheat valve has not opened. If the reheat valve remained stuck open, the consequences would be as follows: - loss of hydraulic power at the output of the hydraulic generation leading to a degradation of the performance of the supplied systems.
  • a certain threshold for example 200 bar for a hydraulic generation at a nominal pressure of 206 bar
  • this degradation may be low since the flow rate through the reheating valve is low.
  • the flow characteristic of the reheating valve under a delta P corresponding to the nominal pressure of the pump (for example 206 bar) will be such that it will not exceed 10% of the nominal flow rate of the pump; - increase in the temperature of the fluid in the tank when the hydraulic generation is activated.
  • An excessive temperature above a certain threshold (for example 130°C depending on the type of fluid used) will cause the pump to stop, depriving the ability to operate the systems. Detection of this stuck open valve failure can be carried out: - by observing the pressure upstream of the pressure sensor 115 for a given engine speed corresponding to a flow rate slightly higher than the characteristic of the reheating valve.
  • the valve is assumed to be stuck open. - by observing the temperature of the fluid in the tank. If the temperature rise is greater than a certain gradient (e.g. 1°C/s) when the pump is controlled but the heating valve is not not commanded, then the valve is assumed to be stuck open. Knowledge of the degraded state of the valve (stuck open) will make it possible to deactivate the main hydraulic generation and activate the secondary hydraulic generation system if the hydraulic architecture of the aircraft is composed of it.
  • a certain threshold e.g. 180 bar
  • a certain level e.g. 5 bar
  • the actuation system may have a structure different from that described and for example: - comprise a self-regulating variable displacement pump instead of a constant displacement pump; - comprise a different number of actuation devices; - not include pressure sensors 115, 116 or include only a pressure sensor 115 or include a pressure sensor dedicated to measuring the discharge pressure and positioned at the outlet of the pump 103; - the actuators can be single or double acting; - the valves can be monostable or bistable; - include a different number of control units...
  • the hydraulic actuation system can be redundant in all or part.
  • the restriction could be achieved via a flow restrictor mounted downstream of the heating solenoid valve 110.
  • the heating valve is optional.
  • the restriction can be formed by the drain 109 from the moment when the pump 103 has a sufficient internal leak compared to the quantity of hydraulic fluid to be heated.
  • the purpose of the drain is to allow the evacuation of calories in the pump body, thus improving its cooling, to allow appropriate lubrication, as well as to evacuate the pollution particles generated by the organs towards a filtration device. It is generally installed in parallel with the filter mounted on the drainage line, a calibrated valve which acts as protection against overpressures in the event that the drain is blocked. Combining the control modes can be considered in order to ensure better robustness so as not to impact the performance of the actuating devices powered by the pump.

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Abstract

Système d'actionnement hydraulique (100) comprenant au moins un réservoir (104) relié par une restriction de passage à une pompe (103) entrainée par un moteur (101), un actionneur hydraulique (112) associé à une vanne de commande (113), un capteur de température (108) du fluide hydraulique dans le réservoir (104), et une unité électronique de commande (102) agencée pour effectuer une phase de réchauffage, lorsque la température du fluide hydraulique dans le réservoir (104) atteint un premier seuil de température minimale prédéterminé, en commandant une activation du moteur (101) d'entraînement de la pompe (103) alors que la vanne de commande (113) est dans un état de non-alimentation de l'actionneur pour faire circuler le fluide hydraulique dans la restriction. Aéronef comprenant un tel système.

Description

SYSTEME D'ACTIONNEMENT HYDRAULIQUE A RECHAUFFEUR INTEGRE ET AERONEF LE COMPRENANT La présente invention concerne le domaine de l'actionnement hydraulique plus particulièrement dans le secteur de l'aé- ronautique. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Il est connu des aéronefs équipés d'un système d'actionne- ment hydraulique par exemple pour le déplacement des dif- férentes parties mobiles d'un atterrisseur ou pour l'orien- tation des pales d'hélice d'un moteur de type turbopropul- seur. Un tel système d'actionnement hydraulique comprend un ré- servoir contenant un fluide hydraulique, une pompe pour pomper le fluide hydraulique du réservoir, un moteur d'en- traînement de la pompe, des actionneurs hydrauliques asso- ciés chacun à une vanne de commande de l'actionneur qui est montée entre la pompe et l'actionneur hydraulique et qui a un état d'alimentation de l'actionneur par la pompe et un état de non alimentation de l'actionneur. Une unité électronique de commande est reliée au moteur et aux vannes de commande pour piloter ceux-ci en fonction des instruc- tions du pilote de l'aéronef. Généralement, le système d'actionnement hydraulique est installé dans une des zones de l'aéronef où la température n'est pas maîtrisée, par exemple dans la soute de l'atter- risseur, ce qui l'expose à des températures extrêmement basses pouvant atteindre -60°C lors de vols à haute alti- tude de longue durée. Lorsque le système d'actionnement hydraulique n'actionne pas d'autres éléments que ceux liés à l'atterrisseur, il n'est pas utilisé au cours du vol : la pompe est donc inutilisée pendant toute la phase de vol et le fluide ne circule pas. Le fluide hydraulique risque donc de se re- froidir au point d'atteindre la température ambiante et présenterait une viscosité importante qui peut entrainer un impact sur le fonctionnement de la pompe, tel qu'un accroissement du couple moteur nécessaire au démarrage de la pompe, ou une difficulté à l'amorçage de la pompe à cause d'une pression amont trop faible (risque de cavita- tion). Il en résulte une dégradation de la fiabilité et des performances du système d'actionnement hydraulique. Pour éviter cela, il pourrait être envisagé de surdimen- sionner le moteur et la pompe, mais cela augmente la masse du système d'actionnement hydraulique, la consommation d'énergie de l'aéronef et donc ses émissions polluantes. Une autre solution est de disposer une résistance élec- trique dans le réservoir pour empêcher le refroidissement du fluide hydraulique. Cependant, sauf à utiliser une ré- sistance de grande dimension qui serait donc lourde, cette solution ne permet pas l'obtention d'une température homo- gène du fluide hydraulique. OBJET DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but de garantir le bon fonc- tionnement de la pompe ainsi que ses performances sur une grande plage de température environnementale et notamment aux basses températures. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un système d'actionnement hydraulique comprenant au moins un réser- voir contenant un fluide hydraulique, une pompe pour pomper le fluide hydraulique du réservoir, un moteur d'entraîne- ment de la pompe, un actionneur hydraulique, une vanne de commande de l'actionneur qui est montée entre la pompe et l'actionneur hydraulique et qui a un état d'alimentation de l'actionneur par la pompe et un état de non alimentation de l'actionneur, un capteur de température du fluide hy- draulique dans le réservoir, et une unité électronique de commande reliée au moteur, à la vanne de commande et au capteur de température. Le système d'actionnement comprend au moins une restriction de passage entre la pompe et le réservoir et en ce que l'unité électronique de commande est agencée pour effectuer une phase de réchauffage, lors- que la température du fluide hydraulique dans le réservoir atteint un premier seuil de température minimale prédéter- miné, en commandant une activation du moteur d'entraînement de la pompe alors que la vanne de commande est dans son état de non-alimentation pour faire circuler le fluide hy- draulique dans la restriction. Ainsi, l'actionnement de la pompe pendant la phase de ré- chauffage force le passage du fluide dans la restriction. Le fluide va s'échauffer en passant dans la restriction et cet échauffement est proportionnel au débit de fluide et à la perte de charge occasionnée par la restriction. Avec l'élévation de la température, la viscosité du fluide hy- draulique va baisser. Cette faculté de conserver une vis- cosité faible du fluide hydraulique permet de limiter les pertes de charge dans le circuit de transport de fluide hydraulique et les équipements reliés par celui-ci dans le système d'actionnement en phase de fonctionnement normal. L'invention permet de garantir une bonne homogénéité de la température du fluide hydraulique dans l'ensemble du sys- tème. On obtient de la sorte des performances similaires sur une large plage de températures extérieures. L'inven- tion permet également de garantir les performances des systèmes alimentés par le système d'actionnement hydrau- lique. L'invention est entièrement automatisée et gérée par un calculateur embarqué ne nécessitant aucune action de la part de l'équipage (contrairement aux solutions de l'art antérieur). Selon des caractéristiques additionnelles, utilisables in- dividuellement ou tout ou partie en combinaison : - le système comprend une vanne de réchauffage ayant un état d'ouverture pour un passage du fluide hydraulique dans la restriction et un état de fermeture du passage du fluide, la vanne de réchauffage étant commandée par l'unité électronique de commande dans son état d'ouverture pour effectuer la phase de réchauffage ; - la restriction est intégrée à la vanne de réchauf- fage ; - le système comprend plusieurs actionneurs et plu- sieurs vannes de commande associées chacune à l'un des actionneurs ; - l'unité électronique de commande est agencée pour com- mander la phase de réchauffage lorsque l'un des ac- tionneurs est alimenté et que la température du fluide hydraulique est comprise entre le premier seuil de température minimale prédéterminé et un deuxième seuil de température prédéterminé supérieur au pre- mier seuil de température minimale prédéterminé ; - le système comprend un premier capteur de pression monté en aval de la pompe pour mesurer une pression de refoulement et dans lequel l'unité électronique de commande est reliée au premier capteur de pression et est agencée pour commander la phase de réchauffage lorsque la pression de refoulement mesurée par le premier capteur de pression atteint une valeur de pression correspondant à un débit de refoulement théo- rique maximal de la pompe ; - l'actionneur est asservi en déplacement, la pompe a une cylindrée constante, et l'unité électronique de commande est agencée pour piloter le moteur en vitesse et pour commander la vanne de réchauffage dans son état de fermeture lorsque le moteur atteint une vi- tesse maximale théorique ; - la restriction est intégrée à un drain de fuite re- liant la pompe au réservoir ; - le système comprend des capteurs de pression respec- tivement en amont et en aval de la restriction de passage et l'unité électronique de commande est agen- cée pour estimer un débit de refoulement de la pompe en fonction d'une différence de pression entre l'amont et l'aval de la restriction de passage lorsque la vanne de commande est dans son état de non-alimenta- tion ; - l'unité électronique de commande comprend une mémoire contenant une table mettant en relation des valeurs de différence de pression et des valeurs de débit ; - l'unité électronique de commande est agencée pour dé- terminer un débit théorique en fonction d'une vitesse du moteur d'entrainement, pour comparer le débit de refoulement estimé au débit de refoulement théorique et pour émettre une alerte en cas de dépassement d'un seuil prédéterminé correspondant à une insuffisance du débit de refoulement estimé par rapport au débit de refoulement théorique. L'invention concerne également un aéronef équipé d'un tel système d'actionnement hydraulique, dans lequel l'unité électronique de commande est agencée pour vérifier que l'aéronef est en vol avant d'effectuer la phase de réchauf- fage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l'inven- tion. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi les- quels : [Fig. 1] la figure 1 est une vue schématique du système d'actionnement selon l'invention ; [Fig. 2] la figure 2 est un logigramme illustrant un pro- cédé de réchauffage mis en œuvre par le système d'action- nement selon l'invention ; [Fig. 3] la figure 3 montre la courbe de température du fluide hydraulique lors de la mise en œuvre de ce procédé de réchauffage ; [Fig. 4] la figure 4 est une représentation de la machine d'état d'un premier mode de pilotage de la vanne de ré- chauffage du système d'actionnement selon l'invention ; [Fig. 5] la figure 5 est une représentation de la machine d'état d'un deuxième mode de pilotage de la vanne de ré- chauffage du système d'actionnement selon l'invention ; [Fig. 6] la figure 6 montre la courbe de pression en fonc- tion du débit utilisée pour le deuxième mode de pilotage ; [Fig. 7] la figure 7 est une représentation de la machine d'état d'un troisième mode de pilotage de la vanne de ré- chauffage du système d'actionnement selon l'invention ; [Fig. 8] la figure 8 est un logigramme illustrant un pro- cédé de surveillance du rendement de la pompe mis en œuvre par le système d'actionnement selon l'invention ; [Fig. 9] la figure 9 est une vue schématique partielle, de face, d'un aéronef équipé du système d'actionnement selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 9, le système d'actionnement hydraulique selon l'invention, portant la référence géné- rale 100, est ici décrit en application à un aéronef A pourvus d'atterrisseurs LGp principaux et d'un atterris- seur frontal LGf directionnel comprenant chacun une jambe L ayant une extrémité libre pourvue de roues W et une extrémité opposée articulée à une structure de l'aéronef entre une position sortie illustrée sur la figure 9 et une position rentrée dans une soute de l'aéronef. Le système d'actionnement hydraulique illustré est plus particulière- ment utilisé pour l'actionnement de l'atterrisseur frontal LGf. Ce même système d'actionnement peut être utilisé, moyennant des adaptations à la portée de l'homme du métier, pour l'actionnement des atterrisseurs principaux ou pour tout autre équipement de l'aéronef. Le système d'actionnement hydraulique 100 comprend une pompe 103, entrainée en rotation par un moteur électrique 101, ayant une entrée reliée fluidiquement à un réservoir 104 et une sortie reliée fluidiquement à une ligne d'ali- mentation 106a comportant en série un filtre 106a1 et un clapet anti-retour 106a2. Le réservoir 104 contient un fluide hydraulique, comme une huile par exemple une huile synthétique de type AS1241, et est pourvu d'au moins une sonde de température 108 permettant de mesurer la tempéra- ture du fluide hydraulique dans le réservoir 104. Le système d'actionnement hydraulique 100 comprend des dis- positifs d'actionnement a, b, c ayant chacun une entrée reliée à la ligne d'alimentation 106a et une sortie reliée à une ligne de retour 106b reliée au réservoir 104. La ligne de retour 106b comprend en aval des points de rac- cordement des dispositifs d'actionnement a, b, c à la ligne de retour 106b, un premier clapet anti-retour 106b3, un deuxième clapet anti-retour 106b2 et un filtre 106b1. Les clapets 106b2 et 106b3 sont orientés de manière à ce que le fluide hydraulique sortant des dispositifs d'actionne- ment a, b, c s'écoule vers le réservoir 104. Le clapet 106a2 est orienté de manière à ce que le fluide hydraulique pompé par la pompe 103 dans le réservoir 104 et sortant de la pompe 103 s'écoule vers les dispositifs d'actionnement a, b, c. Chaque dispositif d'actionnement a, b, c comprend : - un actionneur hydraulique à simple effet, à savoir un actionneur de freinage 112a, ayant un corps recevant, à coulissement entre une position rentrée et une po- sition sortie, un piston délimitant dans le corps une chambre à volume variable, le piston étant rappelé par un organe élastique vers sa position définissant le plus petit volume de la chambre ; - des actionneurs à double effet, à savoir un actionneur d'orientation 112b et un actionneur d'extension/ré- traction 112c de la jambe L, ayant un corps recevant, à coulissement entre une position rentrée et une po- sition sortie, un piston délimitant dans le corps une chambre à volume variable ; - une électrovanne de commande 113a, 113b, 113c monos- table, ayant un tiroir de type trois voies / deux positions, à savoir une position d'alimentation dans laquelle le tiroir met en relation la ligne d'alimen- tation 106a avec la chambre de l'actionneur 112a, 112b, 112c respectivement et une position de refoule- ment dans laquelle le tiroir met en relation la ligne de retour 106b avec la chambre de l'actionneur 112a, 112b, 112c respectivement ; - une unité électronique de commande d'actionneur 114a, 114b, 114c reliée électriquement à la borne de com- mande de l'électrovanne de commande 113a, 113b, 113c respectivement pour lui envoyer des signaux de com- mande et à l'actionneur 112a, 112b, 112c respective- ment pour recevoir des signaux d'état de l'actionneur 112a, 112b, 112c. Un clapet de surpression 107 relie la ligne d'alimentation 106a (en aval du clapet antiretour 106a2 et en amont des dispositifs d'actionnement a, b, c) et la ligne de retour 106b (entre les clapets anti-retour 106b2 et 106b3). Une électrovanne de réchauffage 110 monostable, ayant un tiroir de type deux voies / deux positions, à savoir une position d'ouverture dans laquelle le tiroir met en rela- tion via une restriction la ligne d'alimentation 106a avec la ligne de retour 106b et une position de fermeture dans laquelle le tiroir bloque le passage du fluide hydraulique entre la ligne d'alimentation 106a et la ligne de retour 106b. La restriction est ici constituée d'un orifice cali- bré formé dans le tiroir et par lequel s'écoule le fluide. L'électrovanne de réchauffage 110 est normalement fermée, c'est-à-dire que le tiroir de l'électrovanne de réchauffage 110 est rappelé élastiquement en position de fermeture. Un capteur de pression amont 115 est monté au voisinage du port d'alimentation de l'électrovanne de réchauffage 110 et un capteur de pression aval 116 est monté au voisinage du port de sortie de l'électrovanne de réchauffage 110. Une unité électronique de commande 102 est reliée électri- quement au moteur 101, aux unités électroniques de commande d'actionneur 114a, 114b, 114c, et à la borne de commande de l'électrovanne de réchauffage 110 pour leur envoyer des signaux de commande. L'unité électronique de commande 102 est reliée électriquement aux capteurs de pression 115, 116, à la sonde de température 108 pour recevoir des si- gnaux d'état de ceux-ci. L'unité électronique de commande 102 est également reliée électriquement à une unité de pilotage de l'aéronef pour recevoir des signaux de commande et émettre des signaux d'état, et une source d'alimentation électrique pour recevoir des signaux de puissance. L'unité électronique de commande 102 comprend de manière classique au moins un processeur et une mémoire contenant au moins un programme informatique qui est exécutable par le processeur et qui contient des instructions agencées pour faire fonctionner le système d'actionnement hydrau- lique de l'invention. La commande du moteur 101 et des électrovannes de commande 113a, 113b, 113c et des action- neurs 112a, 112b, 112c pour actionner l'atterrisseur est connue en elle-même et ne sera pas plus décrite ici. En revanche le procédé de réchauffage du fluide hydraulique va maintenant être décrit. Selon ce procédé (figure 2), l'unité électronique de com- mande 102 effectue automatiquement une phase de réchauf- fage, lorsque la température du fluide hydraulique dans le réservoir atteint un premier seuil de température et que l'aéronef A est en fonctionnement. Selon un mode de mise en œuvre particulier de ce procédé, à la mise sous tension de l'aéronef, l'unité électronique de commande 102 extrait une température mesurée Tr du si- gnal de température issu de la sonde de température 108 (étape 1), vérifie que l'aéronef est bien en fonctionnement (étape 2) et, dans l'affirmative, compare la température mesurée Tr au premier seuil de température (étape 3). Le premier seuil de température, ici égal à -30°C, est un seuil de température d'activation du réchauffage et cor- respond à une température minimale à laquelle la viscosité du fluide hydraulique permet un fonctionnement nominal du système d'actionnement hydraulique. Si la température mesurée est inférieure au premier seuil de température, l'unité électronique de commande 102 com- mande l'électrovanne de réchauffage 110 en position d'ou- verture (étape 4) et l'activation du moteur 101 (étape 5), qui entraine alors la pompe 103, tant que la température mesurée Tr est inférieure à un deuxième seuil de tempéra- ture (étape 6). Le deuxième seuil de température (ici égal à + 30°C) correspond à une température d'arrêt du réchauf- fage au-delà de laquelle il n'est pas utile d'aller pour obtenir un fonctionnement nominal du système d'actionne- ment hydraulique 100. Lorsque la température mesurée Tr atteint le deuxième seuil de température, l'unité électro- nique de commande 102 commande l'électrovanne de réchauf- fage 110 en position de fermeture et la désactivation du moteur 101 (étape 7). On voit sur la figure 3 que la tem- pérature mesurée Tr va ainsi évoluer entre les deux seuils de température. Comme le passage du fluide hydraulique dans la restriction induit une perte de débit, il n'est pas souhaitable qu'un réchauffage ait lieu lorsque les dispositifs de fonction- nement sont en utilisation. Le programme informatique est agencé pour que le réchauffage ne perturbe pas le fonc- tionnement des dispositifs de raccordement et l'unité élec- tronique de commande 102 vérifie si l'un au moins des dis- positifs de raccordement a, b, c est en cours d'utilisation avant d'activer une phase de réchauffage et pendant la phase de réchauffage. Trois modes possibles de pilotage du réchauffage en fonc- tion de l'utilisation des dispositifs d'actionnement vont maintenant être décrits. Selon le premier mode de pilotage (illustré sur la figure 4), chaque unité électronique de commande 114a, 114b, 114c des dispositifs d'actionnement a, b, c transmet à l'unité électronique de commande 102 un signal informant de l'état actif du dispositif d'actionnement a, b, c correspondant. Dans le cas où au moins un des dispositifs d'actionnement a, b, c est actif alors l'électrovanne de réchauffage 110 est laissée ou amenée dans sa position de fermeture. Toutefois, afin d'accélérer le réchauffement du fluide hy- draulique lorsqu'au moins un des dispositifs d'actionne- ment a, b, c nécessite d'être commandé, le premier mode de pilotage autorise l'activation de l'électrovanne de ré- chauffage lorsqu'au moins un des dispositifs d'actionne- ment a, b, c est actif et lorsque la température du fluide hydraulique est comprise dans un intervalle de tempéra- tures, par exemple T=[-30°C ; -20°C], car une température trop faible risque d'entrainer une dégradation des perfor- mances du dispositif d'actionnement activé. Dans la plage de températures [-30°C ; -20°C], l'effet de la température aura plus de conséquence sur les performances du dispositif d'actionnement a, b, c activé que la perte de débit au travers de la restriction de l'électrovanne de réchauffage 110. A titre d'exemple, les températures d'activation et désac- tivation du réchauffage sont les suivantes : - température d'activation #1 = -20°C ; - température d'activation #2 = -30°C ; - température désactivation #1= -10°C ; - température désactivation #2= +30°C. Le deuxième mode de pilotage (illustré sur la figure 5) repose sur l'exploitation de la pression de refoulement de la pompe 103, mesurée par le capteur de pression amont 115. L'unité électronique de commande 102 stoppe la commande d'ouverture de l'électrovanne de réchauffage 110 lorsque la pression mesurée par le capteur de pression amont 115 est inférieure à un premier seuil de pression Pr prédéter- miné. Les profils de pression en fonction du débit au port de refoulement de la pompe 103 suivent régulièrement un profil tel que celui donné en figure 6. Le seuil de pression Pr de fermeture de l'électrovanne de réchauffage 110 est défini au voisinage du niveau de pres- sion correspondant au débit maximal que délivre la pompe 103 dans les conditions les plus défavorables, par exemple 180 bar. L'ouverture de l'électrovanne de réchauffage 110 est commandée par l'unité électronique de commande 102 si la pression de refoulement mesurée est supérieure à un deuxième seuil de pression Ps, par exemple 200 bar. Le troisième mode de pilotage (illustré sur la figure 7) consiste à réaliser la commande de l'électrovanne de ré- chauffage 110 à partir de la mesure de la vitesse de rota- tion du moteur 101 actionnant la pompe 103 en complément de la mesure de la température du fluide hydraulique four- nie par la sonde de température 108. Ce mode de pilotage est particulièrement adapté lorsque : au moins un des ac- tionneurs 112 est asservi en déplacement/vitesse, la pompe 103 a une cylindrée constante et le moteur 101 est piloté en vitesse. La vitesse du moteur 101 est ajustée automati- quement selon une consigne de vitesse/déplacement au moyen d'un contrôleur de type PID (ou proportionnel intégral dé- rivé) intégré dans l'unité électronique de commande 102. La vitesse de rotation du moteur 101, et par conséquent le débit de refoulement de la pompe 103, est limitée par la tension d'alimentation disponible. L'ouverture de l'élec- trovanne de réchauffage 110 entraine une perte de débit vers les actionneurs mais cette perte de débit peut être compensée grâce au contrôleur PID (cette compensation est cependant limitée par la vitesse de rotation maximale du moteur 101, de sorte qu'au-delà de cette vitesse de rota- tion maximale apparait une dégradation des performances des dispositifs d'actionnement a, b, c). Afin de préserver les performances des dispositifs d'actionnement a, b, c, l'unité électronique de commande 102 ferme l'électrovanne de réchauffage 110 lorsque la vitesse de rotation du moteur 101 s'approche de la vitesse maximale. La commande d'ouverture de l'électrovanne de réchauffage 110 est donc appliquée lorsque la température du fluide est inférieure à un certain seuil T=-30°C et si la vitesse de rotation du moteur est inférieure à un premier seuil de vitesse Ws. La fermeture de l'électrovanne de réchauffage 110 est conditionnée à une température de fluide supérieure au seuil de désactivation du réchauffage ou à une vitesse de rotation du moteur 101 supérieure à un deuxième seuil de vitesse Wr. Les seuils de vitesse sont ici les suivants : - Ws= 1400 tr/min ; - Wr= 1500 tr/min. Le seuil Wr est déterminé selon une vitesse critique proche de la vitesse maximale à laquelle est capable de tourner le moteur, par exemple 90% de la vitesse théorique maxi- male. Si la vitesse du moteur excède ce seuil alors la valve de réchauffage se ferme, permettant alors d'avoir plus de débit vers les servitudes. Ceci peut alors entrai- ner une réduction de la vitesse de rotation du moteur con- séquence de l'asservissement. Afin de ne pas avoir d'effet « bang-bang » sur l'ouverture/fermeture de la valve de ré- chauffage, la réouverture de la valve n'est permise que si la vitesse de rotation est inférieure au seuil Ws qui est défini à une valeur inférieure à Wr. On notera qu'il est possible de combiner tout ou partie des trois modes de pilotage ci-dessus. La structure du système d'actionnement hydraulique selon l'invention permet en outre de surveiller l'état de fonc- tionnement de la pompe 103, lorsque celle-ci est de cylin- drée constante, et plus particulièrement son débit de re- foulement. Il est connu que le rendement en débit d'une pompe hydrau- lique se dégrade au cours du temps notamment par l'usure des pièces mobiles telles que les ensembles piston/chemise. Le rendement volumétrique de la pompe 103 à l'état neuf est généralement de l'ordre de 90% à 95% (si la pompe 103 est une pompe à pistons) : en effet une certaine quantité de fluide retourne au réservoir 104, notamment par le drain 109, conséquence des fuites internes de la pompe 103 ré- sultant des jeux nécessaires à son fonctionnement. La dégradation du rendement volumétrique avec l'usure oc- casionne une perte d'énergie disponible pour les disposi- tifs d'actionnement a, b, c, entrainant une dégradation de leurs performances. De plus, l'énergie « perdue » se dis- sipe en chaleur qui se répand dans le réservoir 104 pouvant entraîner une élévation excessive de la température du fluide hydraulique et conduire à une atteinte irréversible de ses propriétés. Surveiller le rendement volumétrique de la pompe 103 permet donc de prévenir une dégradation excessive conduisant à une perte de puissance qui impacterait les performances du système d'actionnement hydraulique dans son ensemble. Pour évaluer le rendement volumétrique, on calcule le quo- tient du débit de refoulement Qr par le débit théorique Qth. Le débit théorique Qth est obtenu par le produit de la vitesse de rotation du moteur Wm, grandeur mesurée pour les besoins de la commande du moteur 101, et la cylindrée Cp de la pompe 103, connue par construction. On a donc : Qth = Wm x Cp Pour connaître le débit de refoulement Qr on aurait pu installer un capteur de débit au port de refoulement de la pompe 103. Cependant, ce type de capteur est encombrant, de masse non négligeable, et sa mesure peut être biaisée par l'effet de la température du fluide hydraulique et de l'environnement. Selon l'invention, on se propose d'exploiter la présence de la restriction et des capteurs de pression 115 et 116 en amont et en aval de ladite restriction pour déterminer le débit réel du fluide hydraulique à partir de la mesure de la pression différentielle entre les deux ports de l'électrovanne de réchauffage 110. Comme indiqué précédemment, la restriction est constituée d'un orifice calibré au travers duquel s'écoule le fluide hydraulique. L'actionnement de la pompe 103 pendant la phase de réchauffage force le passage du fluide hydraulique dans la restriction. Le fluide va s'échauffer en passant dans la restriction et cet échauffement est proportionnel au débit de fluide et à la perte de charge occasionnée par la restriction. La perte de charge réelle au travers de la restriction est comprise dans une plage de valeurs résul- tant des dispersions de fabrication. Ainsi, pour une pres- sion différentielle mesurée, il est possible de déterminer la plage de débit correspondante dans laquelle se situe le débit réel. La mémoire de l'unité électronique de commande 102 contient une table mettant en relation des valeurs de pression différentielle mesurée et des plages de valeurs de débit. Dès lors, pour un différentiel de pression estimé, il est possible de déterminer une plage de débits dans laquelle le débit réel est compris. L'évaluation de la pression différentielle en amont et en aval de la restriction est réalisée au sein de l'unité électronique de commande 102 à partir des mesures de pression fournies par les capteurs de pression 115, 116 et le débit correspondant au diffé- rentiel de pression est déterminé à partir de la table mémorisée. Pour chaque pression différentielle mesurée, on retiendra la valeur inférieure de la plage de valeurs de débit car la finalité du procédé est d'estimer le rendement volumétrique de la pompe à partir duquel une opération de maintenance est requise ; considérer la limite supérieure résulterait à une surestimation du débit réel, et donc du rendement volumétrique. Le calcul du rendement volumétrique est réalisé uniquement lorsqu'aucun dispositif d'actionnement n'est actif, afin que l'intégralité du débit à la sortie de la pompe 103 traverse la restriction de l'électrovanne de réchauffage 110. Ce calcul interviendra de préférence en phase de vol, phase pendant laquelle les actionneurs d'atterrisseur ne sont pas utilisés. Dans le cas où le rendement volumétrique est inférieur à un certain seuil, par exemple 60%, l'unité électronique de commande 102 avertit le système de mainte- nance de l'aéronef de la dégradation excessive de la pompe 103. Le diagramme ci-dessous décrit le procédé d'évaluation du rendement volumétrique de la pompe. De préférence, la géométrie interne de la restriction par laquelle s'écoule le fluide hydraulique est telle que l'écoulement est turbulent afin de s'affranchir de l'effet de la viscosité du fluide hydraulique sur la perte de charge et qui est fortement dépendante de la température. Ainsi, pour une température de fluide supérieure à T=0°C la perte de charge au travers de la restriction est iden- tique quelle que soit la température sous un débit donné. Le procédé de surveillance du rendement de la pompe 103 est donc réalisé en même temps qu'une phase de réchauffage lorsqu'aucun dispositif d'actionnement n'est actif. Après l'actionnement du moteur 101 et l'ouverture de l'électrovanne de réchauffage 110 (étape 45 sur la figure 8), le procédé de surveillance mis en œuvre par l'unité électronique de commande 102 comprend les étapes de : - vérifier que la température mesurée par la sonde de température 108 est supérieure à 0°C (étape 46) ; - dans l'affirmative, extraire des valeurs de pressions amont et aval des capteurs de pression amont et aval 115 et 116 et acquérir la valeur de la vitesse de rotation du moteur 101 (étape 47) ; - estimer le débit réel (étape 48) ; - calculer le rendement volumétrique (étape 49) et le comparer à un seuil de rendement par exemple égal à 60% (étape 50) ; - si le rendement volumétrique est inférieur au seuil de rendement, émettre une alerte (étape 51). On notera que des cas de défaillance de la vanne de ré- chauffage sont envisageables. Si la vanne de réchauffage restait bloquée fermée (c'est- à-dire rendant impossible de réchauffer le fluide), la conséquence serait une dégradation des performances des systèmes commandés du fait de la viscosité importante du fluide si la température du réservoir atteignait un seuil critique (T<-30°C). Cette défaillance de la vanne de ré- chauffage n'entraine toutefois pas de conséquence catas- trophique si l'équipage de l'aéronef est informé que la température du fluide est inférieure à un certain seuil (T<-30°C), sur la base de cette information, l'équipage agira alors de manière appropriée pour manœuvrer l'aéronef. Cette défaillance peut être détectée par deux méthodes au moyen des composants mis en œuvre dans le système : - en observant le différentiel de pression aux bornes de la vanne de réchauffage (au moyen des capteurs de pression 115 et 116). Si le différentiel est supérieur à un certain seuil (par exemple 200 bar pour une gé- nération hydraulique à pression nominale de 206 bar), alors la vanne n'est pas ouverte ; - en observant la température du fluide du réservoir. Si l'élévation de la température est inférieure à un certain seuil (par exemple 5°C) après un certain temps d'activation de la vanne de réchauffage (par exemple 1 minute), et si la pression au port d'alimentation de la vanne de réchauffage (capteur de pression 115) est supérieure à un certain seuil (par exemple 150 bar) alors cela signifie que la vanne de réchauffage ne s'est pas ouverte. Si la vanne de réchauffage restait bloquée ouverte, les conséquences seraient les suivantes : - perte de puissance hydraulique à la sortie de la gé- nération hydraulique entrainant une dégradation des performances des systèmes alimentés. Cependant cette dégradation peut être faible dans la mesure où le débit au travers de la vanne de réchauffage est faible. Pour cela, la caractéristique en débit de la vanne de réchauffage sous un delta P correspondant à la pression nominale de la pompe (par exemple 206 bar) sera telle qu'elle n'excédera pas 10% du débit nominal de la pompe ; - élévation de la température du fluide du réservoir lorsque la génération hydraulique est actionnée. Une température excessive au-dessus d'un certain seuil (par exemple 130°C selon le type de fluide utilisé) impliquera l'arrêt de la pompe, privant la capacité à opérer les systèmes. La détection de cette panne de vanne bloquée ouverte peut être réalisée : - en observant la pression en amont du capteur de pres- sion 115 pour un régime moteur donné correspondant à un débit légèrement supérieur à la caractéristique de la vanne de réchauffage. Si la pression est inférieure à un certain seuil lorsque la vanne n'est pas comman- dée (par exemple 180 bar), et si aucune variation de pression du capteur 115 supérieure à un certain niveau (par exemple 5 bar) sur des cycles de commande d'ou- verture puis fermeture de la vanne de réchauffage n'est observée, alors la vanne est supposée bloquée ouverte. - en observant la température du fluide du réservoir. Si l'élévation de la température est supérieure à un certain gradient (par exemple 1°C/s) lorsque la pompe est commandée mais que la vanne de réchauffage n'est pas commandée, alors la vanne est supposée bloquée ouverte. La connaissance de l'état dégradé de la vanne (bloquée ouverte) permettra de désactiver la génération hydraulique principale et d'activer le système de génération hydrau- lique secondaire si l'architecture hydraulique de l'aéro- nef en est composée. Dans le cas de l'absence de redondance complète de la génération hydraulique, l'unité électro- nique de contrôle informera l'équipage de cette défaillance afin de limiter les manœuvres dans le but de réduire l'élé- vation de la température du fluide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendi- cations. En particulier, le système d'actionnement peut avoir une structure différente de celle décrite et par exemple : - comprendre une pompe autorégulatrice à cylindrée va- riable au lieu d'une pompe à cylindrée constante ; - comprendre un nombre différent de dispositifs d'ac- tionnement ; - ne pas comprendre de capteurs de pression 115, 116 ou comprendre uniquement un capteur de pression 115 ou comprendre un capteur de pression dédié à la mesure de la pression de refoulement et positionné en sortie de la pompe 103 ; - les actionneurs peuvent être à simple ou double ef- fet ; - les vannes peuvent être monostables ou bistables ; - comprendre un nombre différent d'unités de commande... Le système d'actionnement hydraulique peut être redondé en tout ou partie. La restriction pourrait être réalisée via un restricteur de débit monté en aval de l'électrovanne de réchauffage 110. La vanne de réchauffage est facultative. La restriction peut être formée par le drain 109 à partir du moment où la pompe 103 a une fuite interne suffisante par rapport à la quantité de fluide hydraulique à réchauffer. L'intérêt du drain est de permettre l'évacuation des calories dans le corps de la pompe améliorant ainsi son refroidissement, de permettre une lubrification appropriée, ainsi que d'éva- cuer les particules de pollution générées par les organes vers un dispositif de filtration. Il est généralement ins- tallé en parallèle du filtre monté sur la ligne de drai- nage, un clapet taré qui joue le rôle de protection contre les surpressions pour le cas où le drain serait bouché. Combiner les modes de pilotage peut être envisagé afin d'assurer une meilleure robustesse pour ne pas impacter les performances des dispositifs d'actionnement alimentés par la pompe.

Claims

REVENDICATIONS 1. Système d'actionnement hydraulique (100) comprenant au moins un réservoir (104) contenant un fluide hydrau- lique, une pompe (103) pour pomper le fluide hydraulique du réservoir (104) , un moteur (101) d'entraînement de la pompe (103), un actionneur hydraulique (112), une vanne de commande (113) de l'actionneur (112) qui est montée entre la pompe (103) et l'actionneur hydraulique (112) et qui a un état d'alimentation de l'actionneur (112) par la pompe (103) et un état de non alimentation de l'actionneur (112), un capteur de température (108) du fluide hydraulique dans le réservoir (104), et une unité électronique de commande (114, 112, 102) reliée au moteur (101), à la vanne de commande (113) et au capteur de température (108), carac- térisé en ce que le système d'actionnement comprend au moins une restriction de passage entre la pompe (103) et le réservoir (104) et en ce que l'unité électronique de commande (102) est agencée pour effectuer une phase de réchauffage, lorsque la température du fluide hydraulique dans le réservoir (104) atteint un premier seuil de tempé- rature minimale prédéterminé, en commandant une activation du moteur (101) d'entraînement de la pompe (103) alors que la vanne de commande (113) est dans son état de non-ali- mentation pour faire circuler le fluide hydraulique dans la restriction.
2. Système selon la revendication 1, comprenant une vanne de réchauffage (110) ayant un état d'ouverture pour un passage du fluide hydraulique dans la restriction et un état de fermeture du passage du fluide, la vanne de ré- chauffage (110) étant commandée par l'unité électronique de commande (102) dans son état d'ouverture pour effectuer la phase de réchauffage.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel la res- triction est intégrée à la vanne de réchauffage (110).
4. Système selon la revendication 2 ou 3, comprenant plusieurs actionneurs (112) et plusieurs vannes de commande (113) associées chacune à l'un des actionneurs (112).
5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'unité électronique de commande (102) est agencée pour commander la phase de réchauffage lorsque l'un des actionneurs (112) est alimenté et que la température du fluide hydraulique est comprise entre le premier seuil de température minimale prédéterminé et un deuxième seuil de température prédéterminé supérieur au premier seuil de tem- pérature minimale prédéterminé.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant un capteur de pression (115) monté en aval de la pompe (103) pour mesurer une pression de refoulement et dans lequel l'unité électronique de commande (102) est reliée au capteur de pression (115) et est agencée pour commander la phase de réchauffage lorsque la pression de refoulement mesurée par le capteur de pression (115) at- teint une valeur de pression correspondant à un débit de refoulement théorique maximal de la pompe (103).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l'actionneur (112) est asservi en dépla- cement, la pompe (103) a une cylindrée constante, et l'unité électronique de commande (102) est agencée pour piloter le moteur (101) en vitesse et pour commander la vanne de réchauffage (110) dans son état de fermeture lors- que le moteur (101) atteint une vitesse maximale théorique.
8. Système selon la revendication 1, dans lequel la res- triction est intégrée à un drain (109) de fuite reliant la pompe (103) au réservoir (104).
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des capteurs de pression (115, 116) respectivement en amont et en aval de la restriction de passage et l'unité électronique de commande (102) est agen- cée pour estimer un débit de refoulement de la pompe (103) en fonction d'une différence de pression entre l'amont et l'aval de la restriction de passage lorsque la vanne de commande (113) est dans son état de non-alimentation, la différence de pression étant déterminée en fonction de si- gnaux des capteurs de pression.
10. Système selon la revendication 9, dans lequel l'unité électronique de commande (102) comprend une mémoire conte- nant une table mettant en relation des valeurs de diffé- rence de pression et des valeurs de débit.
11. Système selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l'unité électronique de commande (102) est agencée pour déterminer un débit théorique en fonction d'une vitesse du moteur d'entrainement (101), pour comparer le débit de re- foulement estimé au débit de refoulement théorique et pour émettre une alerte en cas de dépassement d'un seuil prédé- terminé correspondant à une insuffisance du débit de re- foulement estimé par rapport au débit de refoulement théo- rique.
12. Aéronef (A) équipé d'au moins un atterrisseur (LGf) et d'un système (100) selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes pour actionner ledit atterrisseur, et l'unité électronique de commande (102) est agencée pour vérifier que l'aéronef (A) est en vol avant d'effectuer la phase de réchauffage.
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