FR2538032A1 - Systeme de commande pour moteurs a turbine a gaz d'aeronef - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA COMMANDE DES MOTEURS A TURBINE A GAZ D'AERONEF. LE SYSTEME DE L'INVENTION PERMET DE DISPOSER D'UNE RESERVE AUTOMATIQUE DE PUISSANCE POUR UN AERONEF MULTIMOTEUR EN CAS DE DEFAILLANCE D'UN MOTEUR PENDANT LE DECOLLAGE. IL COMPORTE NOTAMMENT DANS CE BUT UN DISPOSITIF DE COMMANDE 22A, 22B QUI AUGMENTE LE DEBIT DE CARBURANT VERS CHAQUE MOTEUR 10A, 10B DEMEURANT EN FONCTIONNEMENT EN CAS DE DETECTION DE LA DEFAILLANCE D'UN MOTEUR. APPLICATION A LA COMMANDE DE TURBOPROPULSEURS.

Description

La présente invention concerne la commande des moteurs d'aéronef et elle

porte plus particulièrement sur la commande de moteurs à turbine à gaz dans un aéronef multimoteur. On connaît des systèmes de commande destinés à

assurer de façon générale la commande de moteurs d'aéro-

nef Certains de ces systèmes comprennent par exemple des moyens pour détecter le couple de l'arbre de sortie

d'un moteur d'aéronef D'autres systèmes connus détec-

tent des paramètres proportionnels à la puissance du moteur d'aéronef Un exemple d'un système de commande qui détecte le couple sur l'arbre est décrit dans le

brevet US 3 106 062.

Pour se protéger contre une défaillance possi-

ble d'un ou de plusieurs moteurs dans un aéronef multi-

moteur, pendant le décollage, il est souhaitable de-pré-

voir des moyens destinés à augmenter le réglage de puis-

sance des moteurs qui demeurent en fonctionnement pen-

dant de telles conditions de défaut- Cependant, dans les

pratiques d'exploitation classiques, le pilote doit ré-

gler initialement le réglage de puissance de chaque mo-

teur avant le décollage, sans possibilité de réglage ma-

nuel supplémentaire pendant le décollage, même en cas de

défaillance de l'un des moteurs.

Une solution à ce problème consiste à fixer le niveau de puissance au décollage de chaque moteur à un niveau supérieur à celui qui serait nécessaire si tous les moteurs fonctionnaient Ceci parerait à l'éventualité d'une défaillance d'un ou de plusieurs moteurs Cependant,

le fait d'augmenter continuellement les réglages de puis-

sance jusqu'à de tels niveaux entraîne une diminution appréciable de la durée de vie des moteurs. Un but essentiel de l'invention est de procurer un système de commande nouveau et perfectionné pour des moteurs d'aéronef réagissant à la défaillance d'un ou de

plusieurs moteurs formant le système de propulsion.

Un autre but de l'invention est de procurer un

système de commande nouveau et perfectionné pour des mo-

teurs à turbine à gaz d'aéronef comportant des moyens pour augmenter automatiquement les réglages de puissance d'un ou de plusieurs des moteurs pendant le décollage en

cas de défaillance d'un ou de plusieurs moteurs.

Un but supplémentaire de l'invention est de procurer un système de commande nouveau et perfectionné pour des moteurs d'aéronef à turbine à gaz, ce système de commande comprenant un circuit de mémoire qui réagit à des paramètres d'entrée de moteurs respectifs et qui est conçu de façon à mémoriser continuellement la valeur du

couple sur l'arbre de sortie de chaque moteur.

Une forme de l'invention consiste en un systè-

me de commande pour un ensemble de moteurs à turbine à gaz Chacun des moteurs comprend un arbre de sortie Le système de commande comprend des moyens de commutation de réserve automatique de puissance destinés à produire un signal de sortie de commutation sous l'effet d'une perte de puissance de l'un au moins des moteurs Il existe

des moyens destinés à produire un premier signal représen-.

tatif de la valeur de puissance pratiquement instantanée, par exemple le couple, sur l'arbre de sortie du moteur considéré Un circuitde mémoire réagit au signal de sortie de commutation en recevant et en enregistrant le premier

signal, et en produisant un signal de sortie de mémoire.

Le signal de sortie de mémoire-est égal au premier signal lorsque le signal de sortie de commutation est dans un état inactif, et il est égal à une valeur enregistrée du premier signal lorsque le signal de sortie de commutation est dans un état actif Il existe des moyens destinés à recevoir le signal de sortie de mémoire et à produire un second signal représentatif d'une puissance désirée sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs Il existe

des moyens destinés à recevoir les premier et second si-

gnaux et à produire un troisième signal représentatif de la différence entre eux Il existe des moyens destinés à recevoir le troisième signal et à augmenter la puissan ce sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs lorsque le troisième signal ne répond pas à des critères

prédéterminés.

La suite de la description se réfère aux des-

sins annexés qui représentent respectivement Figure 1: un schéma synoptique d'une forme

d'un système de commande conforme à l'invention, en com-

binaison avec deux moteurs à turbine à gaz.

Figure 2: un schéma synoptique détaillé d'une

partie du système de commande représenté sur la figure 1.

Figures 3 A et 3 B: un schéma plus détaillé du circuit de mémoire représenté sous forme synoptique sur

la figure 2.

Le schéma synoptique de la figure 1 représente

un mode de réalisation d'un système de commande dans le-

quel l'invention est utilisée dans un aéronef (non repré-

senté) comportant deux moteurs à turbine à gaz 1 OA, l OB, ces moteurs pouvant être par exemple des turbopropulseurs

classiques Dans un but de simplicité, bien que deux mo-

teurs soient représentés sur la figure 1, on ne décrira

en détail qu'un seul moteur l OA et son dispositif de com-

mande. Comme il est bien connu, chaque turbopropulseur

comprend un générateur de gaz et une turbine libre, géné-

ratrice de puissance Le générateur de gaz comprend une chambre de combustion placée entre un compresseur et une

turbine à haute pression Après la combustion et l'entral-

nement en rotation de la turbine à haute pression, les gaz d'échappement traversent la turbine libre à basse

pression, génératrice de puissance Cette turbine généra-

trice de puissance est de façon générale coaxiale par rapport au générateur de gaz mais elle n'est généralement

pas accouplée mécaniquement à ce dernier La turbine gé-

nératrice de puissance transmet la puissance -développée par le moteur pour entraîner l'hélice par l'intermédiaire

d'un train d'engrenages réducteur Du fait de la fonc-

tion de la turbine génératrice de puissance, on peut la

considérer comme un arbre de puissance de sortie du mo-

teur. Le système de commande du moteur 10 A comprend: un dispositif de commande électronique 22 A conforme à l'invention; un mécanisme de commande hydromécanique de carburant 24 A; et un circuit de détection de défaut de

puissance du moteur, 26 A Le mécanisme de commande hy-

dromécanique de carburant 24 A-est du type bien connu qui commande le débit de carburant (W-) vers le moteur 1 OA

sous la dépendance d'un-ensemble de signaux d'entrée.

(qui ne sont pas identifiés de façon spécifique sur la figure 1) détectés dans le moteur 1 OA; et d'un signal de demande 21 provenant du dispositif de commande 22 A Les

signaux d'entrée qui sont appliqués au circuit de comman-

de hydromécanique 24 A (qui ne sont pas identifiés spéci-

fiquement sur la figure 1) comprennent de façon caractéris-

tique: des signaux d'ordre de position de manette de puis-

sance et de position de manette de condition qui provien-

nent de l'aéronef; et des signaux représentatifs de condi-

tions existantes du moteur 1 OA, comme la vitesse du généra-

teur de gaz (NM), la pression de sortie du compresseur (P 3) et la température d'entrée du compresseur (T 2) Comme il est bien connu, le mécanisme de commande hydromécanique 24 A est un mécanisme qui comprend essentiellement des sous-ensembles hydrauliques et mécaniques, avec un petit nombre d'éléments électromécaniques qui sont avantageuse

ment utilisés pour communiquer avec le dispositif de com-

mande électronique 22 A.

Le circuit de détection de défaut 26 A est éga-

lement connecté électriquement (par des lignes 27 A, 27 B) à un circuit de détection de-défaut 26 B, pratiquement identique, dans le système de commande pour le moteur à

turbine à gaz io B, et chaque circuit 26 A, 26 B est respec-

tivement connecté aux moteurs 1 OA, l OB pour la détection

d'un défaut de fonctionnement du moteur respectif.

Les moyens de commutation de réserve automati-

que de puissance 28 A, encore appelés circuit de réserve automatique de puissance ou, en abrégé circuit RAP, sont connectés au dispositif de commande 22 A, au circuit de

détection de défaut 26 A et aux moyens de manoeuvre ou ma-

nette de commande 33 A Le circuit de réserve de puissance 28 A produit un signal de sortie de commutation RAP qui est détecté par le dispositif de commande 22 A Dans une forme simple, le circuit de réserve de puissance 28 A comprend deux interrupteurs ouverts au repos, 30 A et 32 A, qui sont

connectés en série L'interrupteur 30 est accouplé au cir-

cuit de détection de défaut 26 A L'interrupteur 32 est accouplé à la manette de commande 33 A qui se trouve dans

le poste de pilotage de l'aéronef et il est actionné ma-

nuellement par le pilote pour armer le circuit de réserve de puissance 28 A, conformément à des procédures de décollage classiques. De façon générale, chaque fois que le moteur l OA

(ou l OB) est défaillant, c'est-à-dire qu'il perd une frac-

tion prédéterminée de sa puissance, ce qui est déterminé par le circuit de détection 26 A, au cours du décollage,

l'interrupteur 30 A est actionné par le circuit de détec-

tion 26 A et il est fermé sous l'effet du défaut Lorsque les deux interrupteurs 30 A, 32 A sont fermés, le circuit RAP 28 A est dans un état "actif" Inversement, lorsque l'un des interrupteurs ou les deux ne sont pas fermés, le

circuit RAP est dans l'état "inactif" Si les deux inter-

rupteurs sont fermés, c'est-à-dire lorsqu'il y a eu un

défaut du moteur et lorsque le pilote a actionné l'inter-

rupteur du circuit RAP, le dispositif de commande 22 A est

mis en fonction et il commence à-ajuster en sens crois-

sant les réglages de puissance du moteur 1 OA (et du moteur l OB qui continue à fonctionner), par la commande du débit

de carburant W vers le ou les moteurs restants.

f La figure 2 représente sous forme synoptique un

mode de réalisation du dispositif de commande électroni-

que 22 A En plus du signal RAP, les signaux d'entrée appli-

qués au dispositif de commande électronique 22 A compren-

nent un ensemble de signaux bien connus et disponibles,

parmi lesquels un signal de vitesse de la turbine généra-

trice de puissance (Np) et un signal de couple de l'arbre de sortie du moteur (QES) Les signaux d'entrée Np et QES sont détectés dans le moteur 1 OA, tandis que le signal RAP est détecté dans le circuit de réserve de puissance

28 A (voir la figure 1).

Le dispositif de commande 22 A de l'invention com-

prend des moyens destinés à recevoir un premier signal (QES)

représentatif de la valeur pratiquement instantanée du cou-

ple sur l'arbre de sortie, c'est-à-dire l'arbre de la tur-

bine génératrice de puissance, du moteur i OA Une mémoire 42, également appelée circuit de mémoire,-réagit au signal de commutation RAP et est conçue de façon à recevoir et à enregistrer le premier signal (QES) Le circuit de: mémoire 42 produit en outre un signal de sortie de mémoire QEM Le

signal QEM est égal au premier signal (QES) lorsque le cir-

cuit RAP 28 est dans un état "inactif" Au contraire, le si-

gnal QEM est égal à une valeur enregistrée du premier si-

gnal (QES) lorsque le circuit RAP 28 est placé initiale-

ment dans un état "actif".

Le dispositif de commande 22 A comprend en outre des moyens destinés à recevoir le signal QEM et à produire un second signal (QEMIXJ), qui est le produit de QEM et d'un facteur de puissance prédéterminé X Le signal (QEMlXJ)

est représentatif d'une valeur désirée du couple sur l'ar-

bre Le multiplicateur 44 constitue un exemple de disposi-

tif bien connu dans la technique qui remplit la fonction ci-dessus Le multiplicateur 44 multiplie simplement la valeur QEM par le facteur de puissance prédéterminé X. Par exemple, dans-un mode de réalisation, la valeur du facteur de puissance X peut être d'environ 1,05 à environ

1,50, et de préférence environ 1,10.

Il existe des moyens destinés à recevoir le pre-

mier signal (QES) et le second signal(QEMEXl) et à pro-

duire un troisième signal 47 représentatif de la diffé-

rence entre eux, c'est-à-dire (QEMEXl QES) Le troisiè-

me signal 47 constitue un signal d'erreur et il est appli-

qué finalement au mécanisme de commande hydromécanique de carburant 24 A (voir la figure 1) Le circuit de sommation

46 constitue un exemple d'un circuit connu dans la tech-

nique pour produire le troisième signal 47; conformément

à l'invention.

En supposant que le circuit RAP 28 A de la figure 1 soit à l'état "actif", on note que le dispositif de commande 22 A de la figure 2 comprend également des moyens pour recevoir le troisième signal, ou signal d'erreur, 47, et pour augmenter la valeur du couple sur l'arbre de sortie du moteur 10 A (et du moteur l OB qui continue à fonctionner),

chaque fois que le troisième signal ne répond pas à un cri-

tère prédéterminé Le critère prédéterminé exige que la va-

leur du ppemier signal (QES) soit égale à la valeur du se-

cond signal (QEML Xl) dans le circuit de sommation 46; dans le cas contraire, le troisième signal ou signal d'erreur,

47, est généré.

Dans un mode de réalisation préféré du-disposi-

tif de commande électronique 22 A, les moyens de réception pour le troisième signal 47 comprennent un circuit de com-

pensation dynamique classique 48 qui effectue une intégra-

tion pour forcer à zéro l'erreur déterminée, lorsqu'une telle erreur se produit De tels circuitsintégrateurs

sont bien connus et aisément disponibles.

Les circuits du dispositif de commande électro-

nique 22 A comprennent en outre un circuit régulateur de sous-vitesse 40, de type classique, qui reçoit le signal Np Il existe un circuit sélecteur de mode de commande

qui comprend deux interrupteurs 52 et 54 interconnectés.

Lorsque le circuit RAP 28 A est dans l'état "inactif", le

signal 41 à la sortie du circuit régulateur 40 est appli-

qué directement par le circuit sélecteur 50 à un circuit de commande de couple classique, 53 D'autre part, lorsque le circuit RAP 28 A est dans l'état "actif", le signal 49 présent à la sortie d'un circuit de compensation dynamique 48 est appliqué par le circuit sélecteur 50 au circuit de

commande de couple 53.

On considère qu'une présentation d'une forme de

réalisation spécifique du circuit régulateur de sous-

vitesse 40, du circuit de commande de couple-53 et du cir-

cuit de compensation dynamique 48 n'est pas nécessaire à la compréhension de l'invention On peut cependant dire de façon générale que le circuit régulateur de sous-vitesse reçoit le signal Np provenant du moteur 10 A et est d'un type qui amplifie le signal Np et qui génère un signal de

seuil de référence continu, 41, représentant 82 % de NP.

L'homme de l'art reconnaîtra qu'il existe de nombreux cir-

cuits connus qui conviennent pour produire ce signal de ré-

férence. Lorsque le circuit RAP 28 A est inactif, ce signal

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de seuil 41 est appliqué au circuit sélecteur de mode de commande 50, et par ce dernier au circuit de commande de couple 53, qui produit le signal de courant continu X.

Dans ces conditions, le signal X constitue le signal d'en-

trée 21 provenant du dispositif de commande électronique 22 A qui est appliqué au mécanisme hydromécanique 24 A pour produire une vitesse minimale prédéterminée de la turbine

génératrice de puissance (voir la figure 1) Avec le cir-

cuit RAP 28 A à l'état actif (ceci n'est pas représenté

sur la figure 2) le circuit de commande de couple 53 re-

çoit finalement le troisième signal ou signal d'erreur, 47, mentionné cidessus, ce signal ayant passé tout d'abord par le circuit de compensation 48, ce qui donne le signal 49 Le signal 49 passe par le circuit sélecteur

de mode de commande 50 et ensuite vers le circuit de com-

mande de couple 53, qui produit un signal de courant con-

tinu Y Dans ces conditions, le signal Y constitue le si-

gnal d'entrée 21 provenant du dispositif de commande élec-

tronique 22 A qui est appliqué au mécanisme de commande hydromécanique 24 A, pour augmenter le débit de carburant vers les moteurs 10 A et l OB, conformément à l'invention

(voir la figure 1).

La compréhension de l'invention ne nécessite pas

une représentation de la structure particulière du cir-

cuit de détection de défaut de moteur 26 A et du circuit

RAP 28 A, au-delà de celle qui est faite ci-dessus Cepen-

dant, pour réduire la probabilité d'un déclenchement erro-

né du circuit RAP 28 A, on doit surveiller un ensemble de paramètres de défaut du moteur, par exemple le couple sur

l'arbre (QES) et la température d'entrée de la turbine gé-

nératrice de puissance (T 45) Des circuits du genre appro-

prié sont également aisément disponibles et l'invention

n'est donc pas limitée à un mode de réalisation particu-

lier de ceux-ci.

On va maintenant décrire de façon plus détaillée

le fonctionnement du dispositif de commande de l'inven-

tion pendant le décollage En se référant à nouveau aux figures 1 et 2, on note qu'une commande automatique de réserve de puissance est effectuée lorsque le dispositif de commande 22 A produit un signal de couple-accru 21 (signal Y), ce qui fait que du carburant supplémentaire

est dirigé vers le moteur 1 OA par l'intermédiaire du mé-

canisme hydromécanique 24 A Le circuit RAP 28 A ne fonc-

tionne de préférence que pendant la phase de décollage

du fonctionnement d'un aéronef, et la manette de puissan-

ce 33 A doit tout d'abord être réglée manuellement par le

pilote à une position en accord avec le régime de décol-

lage du moteur 10 A.

Dans le cours normal du fonctionnement en dé-

collage, le dispositif de commande électronique 22 A dé-

tecte continuellement le couple sur l'arbre (QES) du mo-

teur l OA Dans le cas o ce dispositif de commande élec-

tronique 22 A reçoit un signal d'état actif du circuit RAP, le dispositif de commande 22 A mémorise la valeur courante du couple (QES)-et le signal 21 (Y) est produit au lieu du signal 21 (X) Le signal 21 (Y) est appliqué

au circuit hydromécanique 24 A Ket il a pour effet d'augmen-

ter la vitesse du générateur de gaz jusqu'à ce que le cou ple sur l'arbre du moteur 10 A ait augmenté d'un incrément présélectionné Comme décrit précédemment, la position

inactive du circuit RAP conduit à une modification du dé-

bit de carburant vers le moteur 1 OA, de la manière exigée pour maintenir la vitesse de-la turbine génératrice de

puissance à une valeur supérieure ou égale à sa limite mi-

nimale de régulation Cependant, lorsque le circuit de RAP 28 A est dans son état inactif, le circuit de mémoire 42 du dispositif de commande électronique 22 A révise ou met à

jour continuellement son signal de sortie QEM qui est pra-

tiquement égal à son signal d'entrée QES.

Lorsque le circuit RAP commute à l'état actif

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sous l'effet d'une défaillance du moteur 1 OA, la valeur

présente du signal QEM est fixée dans le circuit de mé-

moire 42 Simultanément, le circuit sélecteur de mode de commande 50 est mis en fonction et les interrupteurs 52 et 54 sont automatiquement placés sur leurs positions "circuit RAP actif" Dans cette position, le signal 49 provenant du circuit de compensation dynamique 48, et non

le signal 41 provenant du circuit régulateur de sous-

vitesse 40, est transmis au circuit de commande de couple 53. Dans l'état actif du circuit RAP, la commande conforme à l'invention modifie le débit de carburant Wf vers le moteur l OA chaque fois que la valeur présente du premier signal (QES) n'est pas égale à la valeur de second signal (QEM lX) ) Lorsque le troisième signal 47 est produit, c'est-à-dire lorsque le premier signal n'*est pas égal au second signal, la valeur de la différence est

transmise finalement au circuit sélecteur de mode de com-

mande 50 et au circuit de commande de couple 53, pour être ensuite appliquée au circuit hydromécanique 24 A,

dans le but d'augmenter la quantité de carburant circu-

lant vers le moteur l OA, et donc d'augmenter le couple sur l'arbre du moteur 10 A. Lorsque la valeur du premier signal (QES) est augmentée, la valeur du troisième signal 47 est diminuée jusqu'à ce que le second signal devienne finalement égal

au premier Lorsque les valeurs des premier et second si-

gnaux deviennent égales, le troisième signal est forcé à zéro Ainsi, l'augmentation du débit de carburant qui est produite par le dispositif de commande électronique 22 A est arrêtée, et la réserve de puissance automatique de l'invention n'a maintenant plus d'incidence directe sur

le carburant circulant vers le moteur 1 OA Dans la confi-

guration considérée, pour une application et un facteur de puissance X donnés, la valeur du second signal est une

constante appliquée au circuit de sommation 46; cepen-

dant, la valeur du premier signal (QES) est variable,

simplement du fait qu'une augmentation du débit de carbu-

rant produit une augmentation proportionnelle et corres-

pondante de la valeur du premier signal appliqué au dis- positif de commande électronique 22 A. Bien que, dans un but de clarté, on ait décrit l'invention essentiellement en relation avec le moteur

1 OA, et le défaut et l'augmentation du débit de carbu-

rant Wf pour ce moteur, l'invention prévoit également d'augmenter le débit de carburant W f du moteur l OB qui fonctionne normalement, en cas de défaut du moteur 10 A. Par exemple, en considérant la figure 1, on voit que dans une forme de l'invention, le circuit de détection 26 A produit un signal de sortie de détection 27 A qui est reçu par le circuit de détection 26 B, ce qui fait que

le circuit de détection 26 B est actionné par ce signal.

Ainsi,,un défaut du moteur 10 A, avec le circuit RAP 28 B

et la manette 33 B dans l'état actif, entraîne une augmen-

tation prédéterminée du débit de carburant Wf vers le mo-

teur l OB, sous l'action du circuit de commande 28 B A cet égard, on peut également utiliser si on le désiré la commande de l'invention dans des applications dans lesquelles, à la suite d'un défaut dans-un ou plusieurs

moteurs, le débit de carburant W vers certains des mo-

f

teurs restants, ou leur totalité, est augmenté.

La valeur du débit de carburant accru doit être choisie de façon à procurer une augmentation notable de la puissance des moteurs, mais ne doit pas être grande au point d'entraîner une condition de poussée asymétrique incontrôlable sur un aéronef multimoteur Naturellement, lorsqu'on augmente le débit de carburant Wf vers un ou plusieurs des moteurs, on doit fixer des limites appropriées pour empêcher un ajustement excessif au-delà des limites de température de la turbine ou de couple sur l'arbre de

la turbine.

La commande de l'invention est applicable de façon générale à des moteurs à turbine à gaz multiples et

non simplement à des turbopropulseurs On peut par exem-

ple utiliser la commande pour des turboréacteurs à dou-

ble flux, bien que la mesure de défaut de puissance puis-

se être différente de celle pour des applications aux turbopropulseurs De plus, par commodité, la variable

* commandée QES serait de préférence remplacée par la vi-

tesse de la soufflante N 1 Dans de tels réacteurs à double flux, la turbine à basse pression est accouplée de façon à entraîner la soufflante Ainsi, la turbine à basse pression peut être considérée comme un arbre de

sortie pour le réacteur à double flux.

Circuit de mémoire

On va considérer les figures 3 A et 3 B qui mon-

trent un mode de réalisation du circuit de mémoire 42 de la figure 2, dans lequel la représentation analogique continue de QES est appliquée à un amplificateur de gain

unité 50 (du type LM 108 de National Semiconductor Compa-

ny, qu'on appellera ci-après NSC), par l'intermédiaire de l'entrée 52 connectée à un circuit RC Le circuit RC comprend des résistances 54 et 56 avec un condensateur

58 connecté entre elles, et l'autre extrémité de ce con-

densateur est connectée à la masse Une autre entrée 60 de l'amplificateur 50 est connectée à la masse par une

résistance 62 Entre l'entrée 52 et la sortie 64 se trou-

ve une configuration de circuit parallèle comprenant un condensateur 66 et une résistance 68 Deux autres entrées

70 et 72 sont respectivement connectées à des sources po-

sitive et négative de tension d'alimentation Enfin, un

condensateur 74 est connecté entre deux entrées supplémen-

taires 76 et 78 de l'amplificateur 50.

Le signal de sortie de l'amplificateur 50 est appliqué à une entrée d'un circuit de limite de couple

(sélecteur -) 80 Une seconde entrée du circuit de limi-

te de couple 80 est connectée à la sortie 82 d'un ampli-

ficateur de gain unité 84 En ce qui concerne le circuit

de limite de couple 80, une troisième entrée 94 est con-

nectée à une source positive de tension d'alimentation.

La sortie 95 du circuit de limite de couple 80 est appli-

quée en entrée du circuit de limite de couple (sélecteur +) 96 Une seconde entrée du circuit de limite de couple 96 est connectée par un point de connexion 98 à un réseau

diviseur de tension formé par des résistances 100 et 102.

La tension au point de connexion 98 est équivalente au couple minimal que le circuit de mémoire est autorisé à

fixer L'extrémité libre de-la résistance 100 est connec-

tée à une source d'alimentation positive, tandis que l'extrémité libre de la résistance 102 est connectée à la masse Une troisième entrée 104 du circuit de limite de couple (sélecteur +) 96 est connectée à une source de

tension d'alimentation négative.

L'amplificateur 84 (du type LM 741 de NSC), mentionné ci-dessus, établit une tension équivalente au couple maximal autorisé Cette tension de référence de

couple maximal est établie par l'intermédiaire des résis-

tances 86 et 88 Deux entrées supplémentaires 90 et 92

sont respectivement connectées à des sources d'alimenta-

tion positive et négative Une entrée 93 est directement

connectée à la sortie 82 de l'amplificateur 84, en réac-

tion. La sortie 106 du circuit de limite de couple 96 applique un signal d'entrée à un comparateur 108 (du type LM 111 de NSC), par l'intermédiaire d'une extrémité de la résistance 110, tandis que son autre extrémité est

découplée à la masse par un condensateur 112 Une secon-

de entrée 114 du comparateur 108 est connectée à une sour-

ce d'alimentation positive, et cette alimentation est dé- couplée à la masse par un condensateur 116 Deux entrées supplémentaires

118 et 120 du comparateur 108 sont reliées ensemble Une -entrée supplémentaire 122 est connectée à une source d'alimentation négative, et ensuite au côté négatif d'un condensateur de découplage 124, l'autre côté de ce condensateur 124 étant connecté à la masse.

Une autre entrée 126 est connectée à la masse.

L'entrée 111 du comparateur 108 est connectée à la masse par la résistance de charge 115, et elle est connectée à la sortie d'un amplificateur 362 (du type LM 108 de NSC), par l'intermédiaire d'une résistance 382,

et cet amplificateur fera l'objet d'une description sup-

plémentaire ci-dessous en relation avec la figure 3 B. La sortie 121 du comparateur 108 est connectée à une source d'alimentation positive par une résistance 130, et en outre à une entrée 136 d'une double bascule de type D 132, à déclenchement sur des fronts et à 14 broches (type 7474) Dans la bascule 132, les broches 136, 148 et 152 sont des entrées et les broches 142, 144 et 162 sont des sorties Les broches 138 et 154 sont les

broches d'horloge Les broches 134 et 150 sont des bro-

ches de mise à zéro Les broches 140 et 148 sont des bro-

ches de prépositionnement, tandis que la broche 146 est commune. La broche 140 de la bascule 132 est connectée à la broche 134, ainsi qu'aux broches 150 et 156, par l'intermédiaire d'un point de connexion 170 Le point de

connexion 170 est en outre connecté à une source d'ali-

mentation positive par l'intermédiaire d'une résistance 172, et l'alimentation est directement connectée à la broche d'entrée 148 de la bascule 132 La broche 138 est connectée à la broche 154 de la bascule 132 et elle est également connectée par un point de connexion 203 à-la broche 202 d'une quadruple porte NON-ET à deux entrées et à 14 broches, 174 La broche de sortie 142 de la bascule 132 est laissée en l'air, et sa broche commune 146 est

connectée à la masse En ce qui concerne les broches res-

tantes de la bascule 132, la broche de sortie 162 est con-

nectée à des broches d'entrée 228 et 264 de compteurs ré-

versibles respectifs 220 et 256 La broche de sortie 158 est inutilisée dans le mode de réalisation considéré,

tandis que la broche d'entrée 152 est connectée au cir-

cuit RAP respectif 28 qui se trouve à l'extérieur du cir-

cuit de mémoire 42.

La quadruple porte NON-ET à deux entrées 174

(du type 7400) du circuit de mémoire 42 comporte des bro-

ches d'entrée 176, 178, 182, 184, 192, 198 et 200 Les sorties de la porte NON-ET 174 correspondent aux broches , 186, 196 et 202 La broche 188 est commune et est mise à la masse de façon appropriée Les broches 180, 182

et 184 sont reliées ensemble et sont connectées à une ex-

trémité d'une résistance 204, tandis que l'autre extrémi-

té de la résistance 204 est connectée aux broches 176 et 178 La broche 186 est connectée aux broches 176 et 178 par l'intermédiaire du condensateur 206 et du point de

connexion 207.

Une entrée de la porte NON-ET 174 correspondant à la broche 190 est connectée à une source d'alimentation positive Les broches 192 et 194 sont reliées ensemble au point de connexion 210 Le point de connexion 210 est en outre connecté à une extrémité d'une résistance 212 et d'un condensateur 214, tandis que les autres extrémités de cette résistance et de ce condensateur sont respectivement connectées aux broches 196, 198 et 200 de la porte 174 et au point-de connexion 203 Le point de connexion 203 est

en outre connecté à la broche 202.

Le circuit de mémoire 42 comprend en outre deux compteurs réversibles à prépositionnement identiques, 220 et 256, qui sont des compteurs à 16 broches (du type 74 LS 191) Le compteur 220 comporte des entrées 222, 228, 230, 238, 240, 242, 248, 250 et 252; des sorties 224, 226, 232, 234, 244 et 246; et une broche de masse 236 Le compteur 256 comporte des entrées 258, 264, 266, 274, 276, 278,

286 et 288; et des sorties 260, 264, 268, 270, 280 et 282.

La broche 272 correspond à la masse pour le compteur 256.

Les broches d'entrée 228 et 264 des compteurs respectifs

220 et 256 sont connectées ensemble et sont en outre con-

nectées à la broche 162 de la bascule 132, comme décrit ci-dessus De façon similaire, les broches 230 et 266 des compteurs respectifs 220 et 256 sont connectées l'une à l'autre et sont connectées à la broche 144 de la bascule

132 La broche 242 du compteur 220 est connectée à la bro-

che 286 par un point de connexion 207 Les broches 244 et 248 du compteur 220 sont respectivement connectées aux

broches 278 et 284 du compteur 256 La broche 284 du comp-

teur 256 est connectée à une source d'alimentation positive par l'intermédiaire d'une résistance 290 Une extrémité d'un condensateur 292 est connectée à l'alimentation et son autre extrémité est connectée à la masse Les broches

222, 240, 246, 250 et 252 du compteur 220 demeurent inuti-

lisées dans le mode de réalisation du circuit de mémoire 42 qui est représenté sur la figure 3 De façon similaire, les broches 258, 276, 280, 282, 286 et 288 du compteur 256 demeurent inutilisées Comme dans le cas du compteur

220, le compteur 206 est également alimenté par une sour-

ce d'alimentation positive (broche 274) Les broches 224,

226, 232 et 234 du compteur 220 sont respectivement con-

nectées aux broches 312, 310, 314 et 316 d'un convertis-

seur numérique-analogique (N/A) à 16 broches, 300 Les bro-

ches 236 et 272 des compteurs respectifs 220 et 256 sont

connectées à la masse.

Le convertisseur N/A 300 (du type DAC-08) com-

porte des entrées 308, 310, 312, 314, 316, 326, 328, 330 et 332 et une sortie analogique, sur la broche 324 Les

broches 302, 304, 306 et 322 procurent un moyen pour sta-

biliser le convertisseur 300 et les broches 318 et 320 correspondent à la masse La broche 302 est connectée à

la broche 322 par le condensateur 340, et la borne néga-

tive du condensateur est connectée à une source d'alimen-

tation négative La broche 304 est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 342 La broche 306 est connectée à la résistance 344 et, par l'intermédiaire

d'un point de connexion 350, à une configuration parallè-

le qui est mise à la masse et qui comprend une résistance 346 et un condensateur 348 Le point de connexion 350

est en outre connecté à une source d'alimentation posi-

tive par l'intermédiaire d'une résistance 352 Le conver-

tisseur N/A 300 est alimenté par une source de tension d'alimentation positive, connectée à la broche 308 Dans le mode de réalisation considéré pour le convertisseur N/A 300, les broches 318 et 320 sont reliées ensemble et sont mises à la masse Les broches 326, 328, 330 et 332 sont respectivement connectées aux broches 270, 268, 260 et 262 du compteur 256 La sortie du convertisseur N/A 300, correspondant à la broche 324, est connectée à la broche

360 d'un amplificateur de gain unité 362.

L'amplificateur 362 (du type LM 108) comporte plusieurs entrées et unesortie Une résistance 364 est connectée entre la broche d'entrée 360 et la sortie de l'amplificateur 362 Une autre-entrée 366 est connectée

à une source de tension positive, et cette source-est dé-

couplée à la masse par un condensateur 368 Une entrée

supplémentaire 370 est connectée à la masse par un conden-

sateur 372 Une entrée supplémentaire 374 est connectée à une source d'alimentation négative qui est découplée à la masse par un condensateur 376 Une autre entrée encore, 378, est connectée à la masse par une résistance 380 La

sortie de l'amplificateur 362 est ramenée vers le compara-

teur 108 de la figure 3 A, sur la broche 111, par l'intermé-

diaire d'une configuration de diviseur comprenant les résis-

tances 382 et 115.

Le fonctionnement du mode de réalisation du cir-

cuit de mémoire 42, représenté sur les figures 3 A et 3 B, est envisagé ci-dessous Initialement, la porte NON-ET 174 applique des impulsions d'horloge à la bascule 132 et aux compteurs réversibles 220 et 256 Oh utilise ces

impulsions d'horloge pour établir dans les compteurs ré-

versibles un nombre binaire à 8 bits correspondant à la

valeur analogique du couple Une tension de référence con-

tinue proportionnelle au premier signal (QES) est appli-

quée à la broche 52 de l'amplificateur 50, et toute on-

dulation présente dans le signal est filtrée au moyen de la combinaison RC formée par les résistances 54 et 56

et le condensateur 58 Le signal de sortie de l'amplifi-

cateur 50 est tout d'abord transmis par le circuit de

limite maximale de couple, 80, qui est préréglé de fa-

çon à limiter le couple à une première valeur prédéter-

minée Cette limite est une limite de couple minimale, c'est-à-dire que la mémoire ne conserve pas une valeur de couple au-dessous de cette limite Le signal est ensuite transmis par le circuit de limite de couple minimale 96,

dont la valeur est préréglée à une seconde valeur prédé-

terminée Cette limite est la valeur de couple la plus élevée à laquelle le moteur à commander est autorisé à fonctionner, dans le but d'éviter une détérioration des

engrenages de transmission de l'aér'onef et d'autres sys-

tèmes et composants liés au moteur Le signal résultant à la sortie du circuit de limite de couple 96 constitue

un signal d'entrée pour le comparateur 108.

Lorsque la valeur du signal sur la broche 111 du comparateur 108 est inférieure à la valeur du signal sur la broche 113, le signal de sortie sur la broche 121 est placé à l'état haut et est appliqué à la broche 136 de la bascule 132 Les signaux de sortie de la bascule 132, sur les broches 144 et 162, sont respectivement appliqués aux

broches 230 et 228 du compteur réversible 220 et aux bro-

ches 266 et 264 du compteur réversible 256 Lorsque le

circuit RAP 28 (cette référence désignant aussi bien indi-

viduellement que collectivement les éléments 28 A, 28 B des figures 1 et 2) est dans l'état inactif, la valeur des signaux d'entrée qui sont appliqués aux broches 228 et 264 des compteurs réversibles respectifs 220 et 256 est égale à zéro et les compteurs sont dans le mode "valida tion" Le signal d'entrée qui est appliqué aux broches 230 et 266 des compteurs réversibles respectifs 220 et 256 fixe les valeurs des signaux de sortie binaires des compteurs qui doivent être convertis en un signal continu

sur la broche 324 du convertisseur N/A 300.

Lorsque le circuit RAP 28 commute à l'état ac-

tif, le signal de sortie de la bascule 132, sur la-broche 162, passe d'une valeur basse à une valeur haute, et les compteurs réversibles 220 et 256 sont commutés dans le mode "blocage" La valeur binaire qui est alors présente dans les compteurs au moment o le circuit RAP est commuté à l'état actif sera bloquée et conservée jusqu'à ce que le circuit RAP ne soit plus activé Ce signal conservé procure une référence, c'est-à-dire le signal QEM, pour déterminer la quantité accrue de carburant qui doit être

dirigée vers un ou plusieurs moteurs 10 A, l OB.

La logique numérique qui estutilisée ici est de préférence la logique du type transistor-transistor (TTL), mais d'autres types de logiques apparaîtront de

façon évidente à l'homme de l'art.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1 Système de commande pour un ensemble de mo-

teurs à turbine à gaz ( 10 A, O 10 B), chacun des moteurs com-

portant un arbre de sortie, caractérisé en ce qu'il com-

prend: (a) des moyens de commutation de réserve automati- que de puissance ( 28 A, 28 B) destinés à produire un signal

de sortie de commutation (RAP) en cas de défaut de puis-

sance de l'un au moins des moteurs ( 1 OA, l OB); (b) des

moyens destinés à produire un premier signal (QES) repré-

sentatif de la valeur pratiquement instantanée de la puis-

sance sur l'arbre de sortie dudit moteur; (c) un circuit

de mémoire ( 42) qui réagit au signal de sortie de commu-

tation (RAP) de façon à recevoir et à enregistrer le pre-

mier signal (QES) et à produire un signal de sortie de mémoire (QEM), ce signal de sortie de mémoire étant égal au premier signal (QES) lorsque le signal de sortie de commutation (RAP) est dans un état inactif, et ce signal de sortie de mémoire étant égal à une valeur enregistrée du premier signal (QES) lorsque le signal de sortie de commutation est dans un état actif; (d) des moyens ( 44) destinés à recevoir le signal de sortie de mémoire (QEM) et à produire un second signal (QEMlXl) représentatif d'une puissance désirée sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs ( 1 OA, l OB); (e) des moyens ( 46) destinés à recevoir le premier signal (QES) et le second signal

(QEMlXl) et à produire un troisième signal ( 47) représen-

tatif de la différence entre eux; et (f) des moyens ( 48, 53, 24 A, 24 B) destinés à recevoir le troisième signal et à augmenter la puissance sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs ( 1 OA, l OB) lorsque ce troisième signal

ne répond pas à un critère prédéterminé.

2 Système de commande selon la revendication 1,

caractérisé en ce que le premier signal (QES) est représen-

tatif de la valeur pratiquement instantanée du couple.

3 Système de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moteurs ( 10 A, l OB) sont des turbopropulseurs. 4 Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moteurs ( 10 A, l OB) sont des turboréacteurs à double flux. Système de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des moteurs ( 10 A, l OB)

comprend une section de soufflante, et en ce que le pre-

mier signal (QES) est représentatif de la valeur prati-

quement instantanée de la vitesse de la soufflante.

6 Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur enregistrée (QEM) du

premier signal (QES) représente la valeur de la puissan-

ce sur l'arbre de sortie dudit moteur ( 1 OA) lorsque les moyens de commutation de réserve automatique de puissance

( 24 A) produisent le signal de sortie de commutation (RAP).

7 Système de commande selon la revendication

6, caractérisé en ce que les moteurs ( 10 A, l OB) sont accou-

plés en ce qui concerne la commande, et en ce qu'on pro-

duit un ensemble des premiers signaux définis en (b), cha-

que signal de cet ensemble représentant la valeur pratique-

ment instantanée de la puissance sur l'arbre de sortie d'un

moteur respectif.

8 Système de commande selon la revendication 7,

caractérisé en ce que les moyens définis en (f) compren-

nent des moyens ( 24 A) destinés à augmenter la puissance

sur l'arbre de sortie dudit moteur.

9 Système de commande selon la revendication 8,

caractérisé en ce que les moyens définis en (f) compren-

nent des moyens ( 24 B) destinés à augmenter la puissance

sur l'arbre de sortie de chaque moteur restant en fonction-

nement. Système de commande de réserve automatique de puissance pour un aéronef multimoteur, chaque moteur ( 10 A,

l OB) ayant un arbre de sortie et fonctionnant sous la dépen-

dance d'un débit de carburant, chacun des moteurs compor-

tant des moyens de couplage pour fonctionner de manière

comparable, l'aéronef comprenant des moyens ( 33 A, 33 B) des-

tinés à placer le système de commande dans un état de fonctionnement et des moyens ( 26 A, 26 B) destinés à produi-

re un signal sous l'effet de la défaillance de l'un quel-

conque des moteurs pendant le décollage, cet aéronef com-

portant des moyens de commutation ( 28 A, 28 B) qui produi-

sent un signal de sortie de commutation de réserve automa-

tique de puissance (RAP), et ce système de commande réa-

gissant à ce signal de sortie de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) des moyens destines à produire

un premier signal (QES) représentatif de la valeur pra-

tiquement instantanée du couple de l'arbre de sortie de chacun des moteurs en fonctionnement ( 10 A, l OB); (b)-un circuit de mémoire ( 42) qui réagit au signal de sortie de

commutation (RAP) en recevant et en enregistrant le pre-

mier signal (QES) et en produisant un signal de sortie de mémoire (QEM), ce signal de sortie de mémoire étant égal au premier signal (QES) lorsque le signal de sortie de commutation (RAP) est dans un état inactif, et ce signal

de sortie de mémoire (QEM) étant égal à une valeur enre-

gistrée du premier signal (QES) lorsque le signal de sortie

de commutation (RAP) est dans un état actif; (c) des mo-

yens ( 44) destinés à recevoir le signal de sortie de mé

moire (QEM) et à produire un second signal (QEMlXl)' repré-

sentatif d'un couple désiré sur l'arbre de sortie de n' im-

porte quel moteur restant en fonctionnement; (d) des mo-

yens ( 46) destinés à recevoir le premier signal (QES) et le second signal (QE Mt Xl) et à produire un troisième signal ( 47) représentatif de la différence entre eux; et (e) des moyens ( 48, 53, 24 A, 24 B) destinés à recevoir le troisième

signal ( 47) et à utiliser ce troisième signal pour augmen-

ter la valeur du couple sur l'arbre de sortie des moteurs restant en fonctionnement, lorsque le troisième signal ne

répond pas à un critère prédéterminé.

11 Système de commande selon la revendication , caractérisé en ce que les moteurs ( 10 A, l OB) sont des

moteurs à turbine à gaz qui consistent en turbopropulseurs.

12 Système de commande selon l'une quelconque

des revendications 6 ou 10, caractérisé en ce que le se-

cond signal (QEMCXJ) est égal à la valeur enregistrée du

premier signal multipliée par un facteur de puissance pré-

déterminé (X).

13 Système de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la constante prédéterminée (X)

est comprise entre environ 1,05 et environ 1,50.

14 Système de commande selon l'une quelconque

des revendications 6 ou 10, caractérisé en ce que le cir-

cuit de mémoire contient un circuit de compteur ( 220, 256). Procédé de commande d'un ensemble de moteurs à turbine à gaz ( 1 OA, l OB), chacun de ces moteurs ayant un arbre de sortie, caractérisé en ce que: (a) on produit un signal de sortie de commutation (RAP) sous l'effet de la défaillance de l'un au moins des moteurs ( 10 A, l OB); (b) on produit un premier signal (QES) représentatif de la valeur pratiquement instantanée de la puissance sur l'arbre de sortie dudit moteur, au moins; (c) on reçoit et on enregistre le premier signal dans un circuit de mémoire ( 42) ; (d) on produit un signal de sortie de mémoire (QEM),

ce signal de sortie de mémoire étant égal au premier si-

gnal (QES) lorsque le signal-de sortie de commutation (RAP) est dans un état inactif, et ce signal de sortie de

mémoire étant égal à une valeur enregistrée du premier si-

gnal (QES) lorsque le signal de sortie de commutation est dans un état actif; (e) on reçoit le signal de sortie de

mémoire (QEM) et on produit un second signal (QEMlXl) re-

présentatif d'un couple désiré sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs; (f) on-reçoit le premier signal (QUES) et le second signal (QEMEXl) et on produit un troisième signal ( 47) représentatif de la différence entre eux; et (g) on reçoit le troisième signal-et on augmente la valeur du couple sur l'arbre de sortie de l'un au moins des moteurs lorsque le troisième signal ne

répond pas à un critère prédéterminé.

16 Procédé selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que le premier signal (QES) est représentatif

de la valeur pratiquement instantanée du couple.

17 Procédé selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que le second signal (QEMCXl) est égal à la valeur enregistrée du premier signal multipliée par un

facteur de puissance prédéterminé (X).

18 Procédé selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que la constante prédéterminée (X) est compri-

se entre environ 1,05 et environ 1,50.

19 Procédé selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que les moteurs ( 10 A, 10 B) sont des turbopro-

pulseurs.

20 Procédé selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moteurs (O 10 A, l OB) sont des turboréac-

teurs à double flux.

21 Procédé selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moteurs ( 1 OA-, 10 B) consistent en deux

turbopropulseurs, et lorsque l'un de ces moteurs a présen-

té un défaut, l'opération (g) comprend l'augmentation de

la valeur du couple du moteur restant en fonctionnement.