FR2942001A1 - Systeme de surveillance de l'etat de sante des equipements intervenant dans la capacite de demarrage d'un turboreacteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de surveillance de l'état de santé des équipements intervenant dans la capacité de démarrage d'un moteur d'avion, comprenant : - des moyens d'acquisition des mesures de paramètres du moteur et de l'avion, lesdits paramètres intervenant sur la capacité de démarrage du moteur, - des moyens d'extraction d'indicateurs, à partir des mesures acquises, au moyen d'un algorithme pour fournir des indicateurs normalisés, - des moyens de détection d'anomalies et de localisation de ces anomalies grâce à un outil de normalisation. L'invention concerne également le procédé associé.

Description

SYSTEME DE SURVEILLANCE DE L'ETAT DE SANTE DES EQUIPEMENTS INTERVENANT DANS LA CAPACITE DE DEMARRAGE D'UN TURBOREACTEUR

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un système de surveillance de l'état de santé des modules du moteur ou des équipements intervenant dans la capacité de démarrage d'un turboréacteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le démarrage d'un moteur d'avion est une opération qui demande la participation de nombreuses parties du moteur et de ses équipements. Il existe deux types de démarrage : le mode automatique et le mode manuel. La séquence de démarrage est cependant la même dans les deux cas : - alimentation des canalisations en air : par une turbine auxiliaire ou APU (pour Auxiliary Power Unit ), par une intercommunication de l'alimentation (ou cross bleed en anglais) ou par une source indépendante, - ouverture de la vanne SAV (pour Starter Air Valve en anglais), observation de l'enroulement du compresseur haute pression ou CoHP, par le démarreur via un boîtier à engrenages ou AGB (pour Auxiliary Gear Box en anglais), - alimentation et claquage des bougies, 2 - ouverture de la vanne HPSOV (pour high pressure shut-off valve ) et injection du carburant, constatation de l'allumage et surveillance de la température des gaz d'échappement du 5 moteur ou EGT, - fermeture de la vanne SAV au régime d'auto-entraînement (dit out-out ), - confirmation du ralenti, - arrêt du claquage des bougies. 10 De nombreux équipements entrent en fonctionnement pendant cette phase de mise en route du moteur et des moyens sont mis en oeuvre pour la détection de pannes éventuelles. Le démarrage est déjà surveillé afin de 15 vérifier son bon déroulement mais également pour préserver les autres organes du moteur en cas de problème (par exemple en cas de surchauffe). Le pilote se doit de contrôler le retour des capteurs lors du démarrage en complément des protections et alarmes 20 automatisées du régulateur automatique à pleine autorité redondante ou FADEC (pour Full Authority Digital Engine Control en anglais). Ces informations sont le point de départ du système de surveillance du démarrage ou monitoring. 25 La mesure des paramètres suivants est envoyée au pilote dans le poste de pilotage : - le régime du compresseur HP ou CoHP (haute pression) : N2, - le régime du compresseur BP ou CoBP 30 (basse pression) : N1, - le débit de carburant : FF, 3 la température des gaz d'échappement : EGT, - la pression d'huile, - la position de la vanne SAV, - la position de la vanne HPSOV. Des alertes permettent de signaler si la pression d'huile est basse et si la température EGT est élevée. Certaines recommandations sont faites au pilote. Ordonner l'allumage prématurément dans la séquence de démarrage (c'est-à-dire si N2 n'est pas assez élevé) peut causer un démarrage chaud . Si le commutateur qui contrôle la vanne SAV passe en position fermée avant que le moteur ait atteint le régime d'auto-entraînement (entre 50% et 55% de N2 selon les moteurs), il y a un risque de démarrage chaud . Il ne faut pas ordonner la réouverture de la vanne SAV tant que le régime N2 n'est pas en dessous de 20% sinon il y a un risque de casser l'embrayage du démarreur, appelé crash engagement . Les conditions d'interruption du démarrage sont : - l'absence de rotation du N1 au moment de l'allumage, l'absence d'indication de pression d'huile avant que le moteur soit au ralenti, - l'absence d'augmentation de l'EGT 10 secondes après l'injection de carburant, - l'absence ou la très faible augmentation de N1 ou N2 par rapport à l'EGT, 4 - l'EGT approchant rapidement la limite autorisée au démarrage. A cela, il faut ajouter qu'il est interdit de fonctionner avec une vanne SAV non fermée et que la batterie disponible pour l'alimentation des bougies doit être branchée à une chaîne d'allumage en état de marche. Le calculateur FADEC permet un certain nombre de protections.

L'alarme dite "Hot Start Alerting" permet de détecter une surchauffe lors du démarrage. Le seuil d'alerte est défini en fonction du régime N2 et de la valeur résiduelle de l'EGT. Cette borne est toujours inférieure à la "Starting EGT limit". En cas de valeur anormalement élevée, l'ECU fait clignoter l'indication EGT pour alerter le pilote et met la variable Hot start detected à "'rue". Cette valeur revient à "False" si le moteur atteint le ralenti ou si la commande de démarrage passe en position "out off" (c'est-à-dire si le pilote ordonne l'arrêt du moteur). La protection dite "EGT Start Overtemperature Annunciation" intervient lorsque la valeur de l'EGT au démarrage (c'est-à-dire sous le régime de ralenti) dépasse la valeur de l'EGT "Start Maintenance Limit". La variable correspondante prend alors la valeur "'rue". La détection de l'évènement "Starting Overtemperature" est basée sur la définition d'une valeur seuil de l'EGT pendant la phase de démarrage. Si cette limite est dépassée, alors l'ECU coupe l'allumage, ferme le doseur de carburant ou FMV et maintient cette configuration tant que la commande de démarrage n'est pas positionnée sur "out off". La détection de l'évènement "Rollback Overtemperature" intervient lorsque le moteur est au 5 sol et a atteint le ralenti, mais chute à moins de 50% du N2 et l'EGT franchit son seuil limite. L'ECU réagit de la même manière que pour l'évènement "Starting Overtemperature". La protection dite "Wet Start Protection" intervient si l'allumage n'a pas lieu après un temps considéré comme raisonnable suite à l'injection de carburant. L'ECU coupe alors les bougies et ferme la vanne FMV. Le non-allumage est détecté si, au sol, la tension alimentant les bougies étant disponible, l'EGT n'a pas augmenté plusieurs secondes après avoir commandé l'allumage. Des modifications ont été apportées pour améliorer la protection du moteur. Premièrement, pour prévenir les surchauffes, il est désormais impossible, au sol, au pilote d'ordonner l'allumage avant d'atteindre une valeur minimum de N2. En cas de dépassement du seuil EGT, qui est fonction du N2, l'ECU ne se contente plus d'avertir le pilote mais, toujours au sol, interrompt le démarrage. Deuxièmement, le précédent logiciel ne possède pas de logique pour les "Stall Start". Dorénavant, si la pression PS3 (pression d'entrée de la chambre de combustion) chute et que l'accélération du N2 passe sous un seuil, l'ECU interrompt le démarrage. Troisièmement, la détection du Rollback est maintenant plus sensible. Elle est active si le régime N2 chute en dessous de 54% au lieu de 50%. 6 On voit que le démarrage d'un moteur d'avion est complexe. Les compagnies aériennes sont particulièrement intéressées par la prévention des problèmes opérationnels lors du démarrage des moteurs de leurs avions. En effet, les problèmes de démarrage provoquent des retards et annulations de vols à un moment très critique puisque l'avion est immobilisé au sol alors qu'il était prêt à partir avec tous les passagers à bord. En cas de problème de démarrage, il faut alors entreprendre des actions de recherche de panne (dite "troubleshooting" en anglais). Pour cela, des tests sont effectués afin de localiser l'élément défaillant qui empêche le démarrage. Etant donné le nombre important de causes possibles, l'identification de la défaillance est souvent délicate et est à renouveler à chaque incident au démarrage.

EXPOSE DE L'INVENTION Pour remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, la présente invention a pour objet un système de surveillance de l'état de santé des équipements LRU (pour Line Replaceable Unit ) intervenant dans la capacité de démarrage d'un turboréacteur. Ce système a deux missions : détecter et localiser les anomalies (diagnostic) afin de minimiser les retards en ciblant immédiatement les actions de maintenance sur les systèmes défaillants, sans perdre de temps dans la recherche de la provenance de la panne, 7 anticiper les pannes (pronostic) afin d'éviter les retards et annulations de vols pour non-démarrage ou démarrage anormal. Le système proposé présente un réel avantage pour les compagnies aériennes car, en plus d'augmenter la disponibilité de l'avion, il participe à la satisfaction de leurs clients en limitant les retards et annulation de vols. Un premier objet de l'invention consiste en un système de surveillance de l'état de santé des modules du moteur et des équipements intervenant dans la capacité de démarrage d'un moteur d'avion, comprenant : - des moyens d'acquisition des mesures de paramètres du moteur et de l'avion, lesdits paramètres intervenant sur la capacité de démarrage du moteur, - des moyens, à partir des mesures acquises, d'extraction d'indicateurs spécifiques choisis pour leur représentativité de l'état de santé de la capacité de démarrage, - des moyens de normalisation de ces indicateurs pour les mettre dans des conditions standard, c'est-à-dire des indicateurs où l'on a enlevé l'influence des variables de contexte pour ne conserver que l'influence des dégradations de l'avion, du moteur et de ses équipements, - des moyens de détection d'anomalies et de localisation de ces anomalies grâce à des outils d'analyse statistiques et à la connaissance des experts sur le fonctionnement du moteur d'avion. 8 Le système peut comprendre en outre des moyens mémorisant, vol après vol, les tendances des indicateurs normalisés pour fournir une estimation de la durée de vie d'au moins l'un desdits modules de moteurs et équipements. Un deuxième objet de l'invention consiste en un procédé de surveillance de l'état de santé des modules de moteurs et équipements intervenant dans la capacité de démarrage d'un moteur d'avion, comprenant : - l'acquisition de mesures des paramètres du moteur et de l'avion, lesdits paramètres intervenant sur la capacité de démarrage du moteur, - l'extraction d'indicateurs, à partir des mesures acquises, au moyen d'un algorithme pour fournir 15 des indicateurs normalisés, la détection d'anomalies et leur localisation grâce à un outil de détection et localisation, - l'évaluation d'un degré de confiance sur 20 la présence desdites anomalies. Le procédé peut comprendre en outre la mémorisation, vol après vol, des tendances des indicateurs normalisés pour fournir une estimation de la durée de vie d'au moins l'un desdits modules de 25 moteurs et équipements. Avantageusement, les indicateurs extraits sont des indicateurs choisis spécifiquement pour leur représentativité de l'état de santé de la capacité de démarrage du moteur d'avion. 30 Avantageusement, la localisation des anomalies est basée sur la connaissance des experts sur 9 le fonctionnement du moteur d'avion et sur des outils statistiques. Les indicateurs peuvent notamment être choisis parmi les indicateurs suivants : pression d'alimentation d'air du démarreur, temps d'ouverture de la vanne de démarrage, - valeur de l'accélération maximale du compresseur haute pression, - temps pour atteindre l'accélération maximale du compresseur haute pression, - temps de la première phase de démarrage, - temps d'allumage du moteur, - temps de la deuxième phase de démarrage, - temps de fermeture de la vanne de démarrage, - temps de la troisième phase de démarrage, - gradient maximal de la température des gaz d'échappement, - gradient moyen de la température des gaz d'échappement, - régime maximal avant décélération, - temps d'arrêt du moteur.

La localisation des anomalies peut notamment être est détectée à partir des pannes choisies parmi les pannes suivantes : - pas de débit du régulateur hydromécanique ou HMU, peu de débit du régulateur hydromécanique, 10

trop de débit du régulateur hydromécanique, - beaucoup trop de débit du régulateur hydromécanique, - l'état de backdriving du démarreur, - la rupture d'arbre du démarreur pendant le démarrage du moteur, - une fuite d'huile du démarreur, - un degré défini d'usure des roulements, des aubes ou des pignons, - pas d'étincelle aux bougies lors de l'allumage, - une panne du relais bougies, - un refus d'ouverture de la vanne SAV, - un refus de fermeture de la vanne SAV, - une ouverture lente de la vanne SAV, - une fermeture lente de la vanne SAV, - mauvaise position d'un élément à géométrie variable, - légère cockéfaction des injecteurs, - bouchage des injecteurs, - débit insuffisant à l'allumage de la pompe HP à carburant, - un degré d'usure interne du boîtier à 25 engrenages, auxiliaire,

auxiliaire, 30 - un obstacle mécanique dans le compresseur basse pression, 20 une absence de pression à la turbine une pression faible à la turbine 11 une performance insuffisante du compresseur haute pression, - un couple résistant trop fort dans la chaîne du boîtier à engrenages/arbre radial du rotor haute pression. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant le processus mis en oeuvre par le système de surveillance selon l'invention, - la figure 2 est un graphique représentant l'amplitude d'un signal issu d'un capteur, en fonction du temps, avant et après filtrage.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le système de surveillance selon l'invention reçoit en entrée les mesures relevées par les détecteurs ainsi que les paramètres du moteur (ou des moteurs). Il suit, en fonction des données entrées, l'état de dégradation de l'ensemble des équipements et du moteur intervenant dans la phase de démarrage dans une optique d'aide à la maintenance. Le système délivre en sortie une estimation de l'état de santé des équipements et du moteur, un pronostic sur leur durée 12 de vie restante si une dégradation est détectée et un degré de confiance de la décision prise. La figure 1 est un schéma illustrant le processus mis en oeuvre par le système de surveillance selon l'invention. Dans ce qui suit, on va présenter l'architecture fonctionnelle de l'algorithme.

1- Acquisitions des mesures La première étape de l'algorithme est l'acquisition des informations qui permettront d'estimer l'état de santé des modules du moteur et de ses équipements entrant en jeu dans la capacité à démarrer.

Les données d'entrées de cette phase peuvent être les signaux de capteurs (comme des températures, des pressions, des régimes, ...) ou des discrets donnant l'information de franchissement de seuil (comme la commutation (ou switch) d'une vanne, la confirmation de l'allumage, l'obtention du régime de Cut Out) ou encore des informations sur la configuration du démarrage (comme l'activation du mode automatique, la position de la commande des bougies). D'une manière générale, toutes les informations mesurables peuvent servir de données d'entrées. Le tableau 1 donne un exemple des mesures à acquérir . Référence Mesures Type Ml Type de démarrage Discret M2 Bougie sélectionnée Discret M3 Température d'huile Réel M4 Température extérieure Réel M5 Pression extérieure Réel M6 Demande SAV Discret M7 Switch SAV Discret M8 Pression d'alimentation du démarreur Réel M9 Régime HP Réel M10 Régime BP Réel Ml1 Master lever Discret M12 Débit carburant Réel M13 Température des gaz échappements Réel M14 Pression de la chambre de combustion Réel Tableau 1

1.1- Outils d'acquisition des mesures Concernant la validité de la base de données d'entrée, seule la base d'entrée est actuellement vérifiée, les erreurs survenant lors des calculs ayant été considérées inexistantes. Une opération de sur-échantillonnage permet d'obtenir une base de temps (et une base indicielle) commune à toutes les données, cela permettant un traitement plus fiable. Dans le cadre de cet algorithme, il est considéré que l'ensemble des données présentes dans le boîtier sera acquis à la fréquence d'échantillonnage maximale du FADEC, soit toutes les HTR, avec 1 HTR = 15 millisecondes. Une étape de filtrage des données est nécessaire pour réduire les bruits d'acquisition de certaines données et ainsi limiter les erreurs de détection et augmenter la précision comme l'illustre la figure 2. Cette figure représente l'amplitude A d'un signal issu d'un capteur, en fonction du temps t, avant filtrage (courbe 1) et après filtrage (courbe 2). 14 Les données nécessitant cette opération sont les suivantes : Régime HP moteur, Température EGT et pression de sortie du compresseur HP PS3. Le filtre utilisé est un outil générique. Les réglages de l'ordre du filtre et de la fréquence de coupure sont personnalisés à chaque donnée. Ils ont été définis dans l'étude de l'outil de lissage en fonction du besoin. L'utilisation de la dérivée de certains signaux est nécessaire pour la détection d'évolution dans les signaux. Les données nécessitant cette opération sont les suivantes : Régime HP moteur, Pression de sortie du compresseur HP, Température EGT. Le vecteur dérivé doit être de dimension équivalente au vecteur d'origine. De plus, le traitement doit prendre en compte le décalage produit par l'opération de dérivation, en recopiant la première valeur du vecteur dérivé en première position.

1.2- Enregistrement des mesures La base de données brute ainsi que les résultats d'extraction et d'estimation sont sauvegardés. Les mesures non déterminables (par exemple : le temps t2 dans le cas d'un démarrage avorté avant la fermeture de la vanne) sont notées NaN pour Not a Number . Les données de sorties sont des signaux, filtrés ou non, dérivés ou non, qui vont permettre l'extraction des indicateurs.30 15 2- Extraction des indicateurs Les données d'entrées spécifiées ici sont les données de sortie de la partie Acquisition des mesures .

Les données de sorties sont des indicateurs qui permettront d'évaluer l'état de santé du moteur. Ces indicateurs ont été définis avec les experts du comportement moteur de manière à pouvoir détecter les différentes dégradations qui peuvent empêcher le démarrage. Chaque indicateur est significatif de l'état de santé d'un ou plusieurs modules du moteur et de ses équipements. Le tableau 2 ci-dessous donne une liste non exhaustive des indicateurs en tant que données de sortie. Référence Significations indicateurs Indicateurs I1 Pression d'alimentation d'air du démarreur 12 Temps ouverture de la vanne de démarrage 13 Valeur de l'accélération maximale du Co HP 14 Temps pour atteindre accélération max du Co HP 15 Temps lere phase de démarrage 16 Temps d'allumage du moteur 17 Temps 2ème phase de démarrage 18 Temps de fermeture de la vanne de démarrage 19 Temps 3ème phase de démarrage 110 Gradient maximal de la température des gaz d'échappement I11 Gradient moyen de la température des gaz d'échappement I12 Régime maximal avant décélération I13 Temps d'arrêt du moteur Ix Indicateurs d'autres fonctions Tableau 2 Les indicateurs fournissent les informations suivantes (les seuils proposés pour définir les indicateurs sont donnés à titre d'exemple) . • I1 - La pression d'alimentation d'air : Elle donne la puissance au démarreur. Le couple du démarreur est donc lié à cette valeur. Elle sert à détecter des problèmes d'APU mais aussi de prévenir des ruptures d'arbre démarreur. En effet, des oscillations de pression provoquent des à-coups au niveau de l'arbre qui se fatigue alors plus vite. • I2 - Le temps pour vaincre la marge d'effort à l'ouverture de la vanne SAV : Il peut être défini entre l'ordre d'ouverture et le moment où le capteur de position passe à Vrai. Il détecte des problèmes de pression d'alimentation d'air ou d'ouverture vanne de démarrage. • I3 et I4 Le point de coordonnée de l'accélération maximale du moteur : Cet instant a lieu au début du démarrage et sert à détecter des problèmes de pression d'alimentation d'air ou d'ouverture de vanne. • I5 - Le temps "t1" de la phase de démarrage : Défini par exemple de 0 à 20% du régime maximal du Co HP, ce temps est significatif de la phase avant l'allumage. Il sert donc à détecter des problèmes 17 de pression d'air, de vanne de démarrage, de démarreur et de compresseur HP. • I6 - Le temps d'allumage : Il peut être défini entre l'injection de carburant et la détection de l'élévation de pression dans la chambre ou entre l'injection et la rupture de pente du régime du Co HP. Ce temps surveille l'état de santé des bougies et des injecteurs. • I7 - Le temps "t2" de la phase de démarrage : Défini par exemple de 30% du régime HP et la Cut Out, ce temps correspond à la phase où le démarreur et la combustion participent à l'accélération du moteur. Il détecte donc des problèmes d'alimentation d'air, de démarreur, de compresseur HP, de géométries variables et de circuit carburant comme le HMU (régulateur hydromécanique). • I8 - Le temps de fermeture de la vanne SAV : Défini entre l'instant où le N2 a atteint le régime de Cut Out et l'indication "fermé" de la vanne SAV. Il détecte des problèmes de fermeture de vanne SAV. • I9 - Le temps "t3" de la phase de démarrage : Défini de la Cut Out à un régime de sous ralenti (par exemple 98% du ralenti minimal), cette phase correspond à la fin du démarrage. A la Cut Out, le démarreur se désaccouple et ne participe plus à l'entraînement du moteur. Il sert à détecter des problèmes de circuit carburant et de compresseur HP. • I10 et I11 - Les gradients de température : La température des gaz d'échappement dépend du rapport Carburant/ Air. A un régime donné, le flux 18 d'air est constant. Donc, si l'on diminue le débit carburant l'EGT sera plus faible et inversement si l'on augmente le débit l'EGT sera plus élevée. Si le débit carburant est vraiment trop important, le moteur ne fonctionnera pas correctement et le flux d'air sera plus faible. La température s'envole alors. • I12 - Régime maximal avant décélération : Cet indicateur permet de savoir à quel régime le moteur a eu un problème qui l'a fait stagner ou décélérer. • I13 - Le temps d'arrêt du moteur : Défini entre le moment ou le pilote donne l'ordre de couper le moteur et un seuil bas sur le régime HP (exemple : 5% ou 2%), ce temps sert à estimer le couple résistant du compresseur HP.

D'autres indicateurs, définis pour la surveillance d'autres fonctions que la capacité à démarrer peuvent néanmoins être utilisés pour la localisation et la prédiction d'incidents au démarrage. Voici un exemple de nouveaux indicateurs : • Le régime HP à de l'ouverture de la HPSOV : Permet de surveiller le rendement de la pompe à carburant principale. Cet indicateur est surtout utile pour garantir le redémarrage en vol mais une pompe dégradée peut aussi empêcher le démarrage au sol. On peut se référer à ce sujet à la demande de brevet français déposée sous le numéro d'enregistrement 07 08099 et intitulée Surveillance d'une pompe haute pression dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine . 19

• Les vibrations du démarreur via le capteur de l'AGB L'accéléromètre donnera des indications sur la transmission de puissance (AGB, TGB) mais aussi sur les vibrations du démarreur. Elles permettent de détecter des dégradations internes (perte d'aube, usure de roulement, pignons abîmés, usure embrayage). • La consommation d'huile Dans les lubrifications partagées, une fuite d'huile du démarreur se traduit par une fuite d'huile du moteur. La surveillance de la consommation d'huile moteur permet donc de détecter un problème d'étanchéité du démarreur, en plus des problèmes d'huile moteur. • La position des géométries variables Permet de détecter des problèmes de géométrie variables en les surveillant tout au long du vol. Par exemple, une mauvaise position des VSV au démarrage peut engendrer un démarrage chaud. • Les températures des sondes EGT Permet de détecter des problèmes d'injecteurs. En cas de cokéfaction, la répartition de la température ne sera plus homogène sur les quatre sondes. La sonde en face de l'injecteur cokéfié sera plus froide que d'habitude et les trois autres un peu plus chaudes.

La majorité des indicateurs Ii sont sensibles aux paramètres environnants comme la température extérieure, la température d'huile ou encore la pression extérieure. Pour une meilleure 20 détection, il est donc utile de normaliser ces indicateurs, c'est-à-dire, les mettre dans des conditions standard. 2.1 Normalisation des indicateurs : La normalisation sert à pouvoir comparer les indicateurs vols après vols dans les mêmes conditions. Un indicateur normalisé est défini comme un écart, appelé résidu, entre les mesures réelles de ces indicateurs et leurs estimations à l'aide d'un modèle. On notera par la suite I'i l'indicateur Ii normalisé.

La méthode de détermination des indicateurs comprend les particularités suivantes : - les indicateurs Régime de décélération moteur et Régime maximal avant décélération ne subissent aucune modification par rapport aux données d'entrée.

L'ensemble des données de sortie est sauvegardé.

3- Détection d'anomalies et localisation Les données d'entrée spécifiées ici sont les données de sortie de la partie Extraction des indicateurs . Ces données d'entrées constituent l'information pour juger de l'état de santé du moteur et de ses équipements. Les données de sortie sont : • l'état de détection, • la confiance de la détection,

• La probabilité de panne de chaque équipement (localisation).

Les caractéristiques des données de sortie sont données par l'outil générique FDI pour Failure Detection and Identification . On peut se référer à ce sujet à la demande de brevet français déposée sous le numéro d'enregistrement 08 58609 et intitulée Identification de défaillance dans un moteur d'aéronef . Le tableau 3 ci-dessous expose les principales défaillances surveillées par l'algorithme de monitoring. Ces dégradations sont les incidents les plus fréquents qui impactent la capacité à démarrage d'un turboréacteur.

N° de Panne Equipements Modes de défaillance Pl HMU Pas de débit P2 HMU Peu de débit P3 HMU Trop de débit P4 HMU Beaucoup trop de débit P5 Démarreur Backdriving P6 à 9 Démarreur Rupture d'arbre pendant le démarrage P10 Démarreur Fuite d'huile du démarreur Pl 1 Démarreur Usure roulements, aubes, pignons P12 Allumage Pas d'étincelle aux bougies P13 Allumage Panne de Relais bougies P14 Vanne SAV Refus d'ouverture P15 Vanne SAV Refus de fermeture P16 Vanne SAV Ouverture lente P17 Vanne SAV Fermeture lente P18 Géométries variables Mauvaise position P19 Injecteurs Légère cockéfaction P20 Injecteurs Injecteurs bouchés P21 Pompe HP à carburant Débit insuffisant à l'allumage P22 AGB Usure interne (roulement, pignons) P23 Compresseur APU Pas de pression P24 Compresseur APU Pression faible P25 Turbine BP Obstacle mécanique dans le Co BP P26 Compressuer HP Performances insuffisantes P27 Chaine AGB Arbre Couple résistant trop fort radial Rotor HP Tableau 3

La détection/localisation de défaillance utilise l'outil générique FDI. La localisation des défaillances se base sur la matrice ci dessous, définie avec des experts du comportements moteurs. Cette matrice permet de faire le lien entre les indicateurs et les dégradations possibles. Elle donne les signatures de chaque panne surveillée. A titre d'exemple on pourrait obtenir la matrice suivante sur les 10 premiers indicateurs et les 15 premières pannes . au au o o ,--N M --z `O N GO c P l 0 0 0 0 0 NaN NaN 0 NaN NaN P2 0 0 0 0 0 + + 0 + - P3 0 0 0 0 0 0 - 0 - + P4 0 0 0 0 0 - - 0 - + P5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 P6 0 0 0 0 NaN NaN NaN 0 NaN NaN P7 0 0 0 0 0 NaN NaN 0 NaN NaN P8 0 0 0 0 0 0 NaN 0 NaN NaN P9 0 0 0 0 0 0 + 0 0 - P 10 0 0 0 0 + NaN NaN 0 NaN NaN Pl1 0 0 - + + 0 + 0 0 - P 12 0 0 0 0 0 NaN NaN 0 NaN NaN P 13 0 0 0 0 0 NaN NaN 0 NaN NaN P 14 0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN P15 0 0 0 0 0 0 0 NaN - 0 Tableau 4 23 Les signes du tableau 4 représentent une estimation de l'indicateur normalisé i en cas de panne j. 0 signifie que l'indicateur n'est pas affecté par cette dégradation. Le signe + (respectivement - ) signifie que la dégradation fait que l'indicateur nomalisé est supérieur (respectivement inférieur) à sa valeur attendue. Le résultat produit par l'indicateur Régime de décélération moteur est utilisé pour confirmer des cas de non-démarrage ou de rupture d'arbre démarreur. L'ensemble des données est sauvegardé.

4- Décision et pronostic Les données d'entrées spécifiées ici sont les données de sortie de la partie Détection d'anomalie et localisation . Les données de sortie sont les données spécifiées . probabilité, estimé, • la vitesse d'évolution de cette • le pronostic du temps de vie restant • la précision du pronostic (intervalle de 25 confiance à 99%). L'outil de décision utilisé doit retourner les données spécifiées en données de sortie. La défaillance est confirmée lorsqu'un ou plusieurs seuils de décision sont atteints. 30

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Système de surveillance de l'état de santé des modules du moteur et des équipements intervenant dans la capacité de démarrage d'un moteur d'avion, comprenant : - des moyens d'acquisition des mesures de paramètres du moteur et de l'avion, lesdits paramètres intervenant sur la capacité de démarrage du moteur, - des moyens, à partir des mesures acquises, d'extraction d'indicateurs spécifiques choisis pour leur représentativité de l'état de santé de la capacité de démarrage, - des moyens de normalisation de ces indicateurs pour les mettre dans des conditions standard, c'est-à-dire des indicateurs où l'on a enlevé l'influence des variables de contexte pour ne conserver que l'influence des dégradations de l'avion, du moteur et de ses équipements, - des moyens de détection d'anomalies et de localisation de ces anomalies grâce à des outils d'analyse statistique et à la connaissance des experts sur le fonctionnement du moteur d'avion.
2. 2. Système selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens mémorisant, vol après vol, les tendances des indicateurs normalisés pour fournir une estimation de la durée de vie d'au moins l'un desdits modules de moteur et équipements.
3. 3. Procédé de surveillance de l'état de santé des modules du moteur et des équipements 25 intervenant dans la capacité de démarrage d'un moteur d'avion, comprenant : - l'acquisition de mesures des paramètres du moteur et de l'avion, lesdits paramètres intervenant sur la capacité de démarrage du moteur, - l'extraction d'indicateurs, à partir des mesures acquises, au moyen d'un algorithme pour fournir des indicateurs normalisés, la détection d'anomalies et leur localisation grâce à un outil de détection et localisation, - l'évaluation d'un degré de confiance sur la présence desdites anomalies.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant en outre la mémorisation, vol après vol, des tendances des indicateurs normalisés pour fournir une estimation de la durée de vie d'au moins l'un desdits modules de moteurs et équipements.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel les indicateurs extraits sont des indicateurs choisis spécifiquement pour leur représentativité de l'état de santé de la capacité de démarrage du moteur d'avion.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la localisation des anomalies est basée sur la connaissance des experts sur le fonctionnement du moteur d'avion et sur des outils statistiques. 26
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel lesdits indicateurs sont choisis parmi les indicateurs suivants : pression d'alimentation d'air du démarreur, temps d'ouverture de la vanne de démarrage, - valeur de l'accélération maximale du compresseur haute pression, - temps pour atteindre l'accélération maximale du compresseur haute pression, - temps de la première phase de démarrage, - temps d'allumage du moteur, - temps de la deuxième phase de démarrage, - temps de fermeture de la vanne de démarrage, - temps de la troisième phase de démarrage, - gradient maximal de la température des gaz d'échappement, - gradient moyen de la température des gaz d'échappement, - régime maximal avant décélération, - temps d'arrêt du moteur.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel la localisation des anomalies est détectée à partir de pannes qui peuvent avoir un impact sur la capacité à démarrer et choisies parmi les pannes suivantes :- pas de débit du régulateur hydromécanique ou HMU, hydromécanique, hydromécanique, - beaucoup trop de débit du régulateur hydromécanique, - l'état de backdriving du démarreur, - la rupture d'arbre du démarreur pendant le démarrage du moteur, - une fuite d'huile du démarreur, - un degré défini d'usure des roulements, des aubes ou des pignons, - pas d'étincelle aux bougies lors de peu de débit du régulateur trop de débit du régulateur l'allumage, - une panne du relais bougies, - un refus d'ouverture de la vanne SAV, - un refus de fermeture de la vanne SAV, - une ouverture lente de la vanne SAV, - une fermeture lente de la vanne SAV, mauvaise position d'un élément à géométrie variable, - légère cockéfaction des injecteurs, - bouchage des injecteurs, - débit insuffisant à l'allumage de la pompe HP à carburant, - un degré d'usure interne du boîtier à engrenages, 30 une absence de pression à la turbine auxiliaire, 10 15 20 25 28 une pression faible à la turbine auxiliaire, - un obstacle mécanique dans le compresseur basse pression, une performance insuffisante du compresseur haute pression, - un couple résistant trop fort dans la chaîne du boîtier à engrenages/arbre radial du rotor haute pression.10