FR2949352A1 - Surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de surveillance d'un filtre (3) servant au filtrage d'un fluide (5) dans un moteur (7) d'aéronef, comportant : -des moyens de mesure de pression (27) pour acquérir au cours du temps une pression différentielle du fluide (5) à travers le filtre (3) ; -des moyens de calcul (11) pour calculer une pression différentielle normalisée, en conditions de référence en normalisant la pression différentielle mesurée en fonction des conditions d'exploitation du fluide (5) ; -des moyens de stockage (13) pour mémoriser une courbe de colmatage de référence (Cr) prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle normalisée en fonction d'une masse de polluant injectée dans le filtre (3) ; -des moyens de calcul (11) pour estimer la masse de polluant injectée dans le filtre (3) en projetant une valeur courante de ladite pression différentielle normalisée sur ladite courbe de colmatage de référence (Cr) ; et -des moyens de calcul (11) pour générer à partir de ladite masse estimée de polluant un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aéronef. En particulier, l'invention concerne la surveillance d'un filtre installé dans un circuit d'huile ou un circuit de carburant du moteur d'aéronef. Un filtre, installé dans un circuit de fluide capture les particules présentes dans ce fluide grâce à un matériau poreux du médium filtrant. Cette capture entraîne une modification de la porosité du médium filtrant qui se traduit à conditions de fonctionnement constantes, par une augmentation de la pression différentielle à travers le filtre en fonction du temps.

Ce phénomène, appelé colmatage, augmente la résistance du filtre au passage du fluide. Ceci peut prendre plus ou moins de temps en fonction de l'exposition du filtre à la pollution. Lorsque la pression différentielle atteint la valeur limite pour laquelle le filtre et le circuit ont été conçus, il convient de remplacer l'élément filtrant du filtre.

La figure 7 illustre un exemple d'une courbe de colmatage exprimant l'augmentation de la perte de charge AP (en bar) en fonction du temps (en heure) et à débit constant. Conformément aux réglementations en vigueur, un filtre principal d'un circuit d'huile ou d'un circuit de carburant doit disposer d'un moyen d'indication de son degré de colmatage permettant de montrer qu'il est inférieur à un seuil prédéfini. Ainsi, la figure 7 montre qu'un premier seuil S1 de détection de pré-colmatage est indiqué au pilote lorsque la perte de charge atteint un niveau S1 appelé "bipasse d'obstruction" (impending by-pass, en anglais).

Au-delà de ce seuil S1, le fluide est détourné du filtre à travers un bipasse de secours pour éviter l'obstruction du filtre, considérée atteinte au seuil S2. Actuellement, la conformité à ces exigences peut être assurée par deux types de systèmes de contrôle. Le premier système comporte un "interrupteur" (switch, en anglais) programmé mécaniquement pour changer d'état à partir d'une certaine différence de pression entre l'amont et l'aval du filtre. Ce changement d'état, correspondant au seuil S1 "bipasse d'obstruction" (impending by-pass), déclenche alors l'alarme. Ce premier système est assez simple et peu coûteux mais ne permet pas d'obtenir une information sur le degré de colmatage du filtre entre son état initial et l'état de bipasse. Le second système comporte un capteur de pression différentiel de type pont de jauges (strain-gauge, en anglais) permettant de mesurer la perte de charge du filtre au cours du temps. Lorsque celle-ci dépasse une certaine limite, le système est programmé pour envoyer une alarme. Ce système permet ainsi de fournir une information en continu sur l'état de colmatage du filtre. Cependant, ces systèmes ne sont utilisés aujourd'hui que pour prévenir un état de pré-colmatage, et ils ne permettent pas de pronostiquer la durée de vie restante du filtre dans les conditions réelles de fonctionnement.

Objet et résumé de l'invention La présente invention concerne un système de surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aéronef, comportant : -des moyens de mesure de pression pour acquérir au cours du temps une pression différentielle du fluide à travers le filtre ; -des moyens de calcul pour calculer une pression différentielle normalisée en conditions de référence en normalisant la pression différentielle mesurée en fonction des conditions d'exploitation du fluide ; -des moyens de stockage pour mémoriser une courbe de colmatage de référence prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle normalisée en fonction d'une masse de polluant injectée dans le filtre ; -des moyens de calcul pour estimer la masse de polluant injectée dans le filtre en projetant une valeur courante de ladite pression différentielle normalisée sur ladite courbe de colmatage de référence ; et -des moyens de calcul pour générer à partir de ladite masse estimée de polluant un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre. Ainsi, la masse estimée de polluant contenue dans le filtre est un indicateur-clé du colmatage du filtre permettant de générer des signatures qui vont servir à définir les différents aspects du colmatage en fonction des conditions réelles de fonctionnement. Ces signatures permettent de diagnostiquer l'état du filtre et de pronostiquer son évolution de fonctionnement avec une grande précision et une bonne anticipation. De plus, les signatures peuvent informer sur l'état réel du circuit du fluide, et éventuellement du moteur d'aéronef. En effet, les signatures générées à partir de la concentration estimée du polluant permettent de détecter des anomalies de fonctionnement, des dégradations internes ou une pollution externe dans le circuit du fluide et de consolider un diagnostic sur une autre zone du moteur d'aéronef. Le système selon l'invention devra permettre de réduire les temps relatifs aux actions de maintenance par une meilleure anticipation, détection et localisation des défaillances. En particulier, il permet d'aider à la planification des opérations de maintenance par une estimation des défaillances à venir.

Selon un aspect de la présente invention, le système comporte : -des moyens de mesure de température pour acquérir au cours du temps une température du fluide à travers le filtre ; -des moyens de calcul pour calculer une valeur courante de viscosité du fluide en fonction de sa température; -des moyens de calcul pour calculer une valeur courante de débit du fluide en fonction d'un régime moteur ; et en ce que les conditions d'exploitation du fluide utilisées pour normaliser 10 la pression différentielle comportent ladite valeur courante de viscosité et ladite valeur courante de débit. Ainsi la pression différentielle normalisée peut être considérée comme une mesure acquise dans des conditions strictement identiques de sorte que la surveillance du filtre peut fonctionner identiquement quelles 15 que soient les conditions d'exploitation du fluide. Selon un premier aspect de l'invention, l'ensemble de signatures comporte une signature temporelle indiquant une évaluation d'un temps de fonctionnement restant dudit filtre avant d'atteindre un seuil de pré-colmatage prédéterminé. Cette signature temporelle est 20 générée en se rapportant à la courbe de colmatage de référence. Les moyens de calcul estiment pour cela la masse nécessaire depuis le point courant, représenté par une masse courante, pour atteindre le seuil de pré-colmatage. En considérant alors la concentration locale en polluant, les moyens de calcul transposent cette masse restante avant pré- 25 colmatage en temps de fonctionnement. Ceci permet donc de pronostiquer de manière simple et avec une précision croissante le temps de vie restant du filtre avant d'atteindre le seuil de pré-colmatage. Selon un deuxième aspect de l'invention, l'ensemble de signatures comporte une signature d'anticipation locale de colmatage 30 indiquant la probabilité d'atteindre le seuil de pré-colmatage à horizon donné. Cette signature est générée par les moyens de calcul à partir d'une analyse de tendance basée sur un modèle local simplifié d'évolution de la pression différentielle en fonction du temps. Cette signature d'anticipation locale de colmatage indique un nombre déterminé de vols avant d'atteindre le seuil de pré-colmatage. Selon un troisième aspect de l'invention, l'ensemble de signatures comporte une signature de phase indiquant si le filtre est dans une phase de colmatage en profondeur ou dans une phase de colmatage en surface. Cette signature de phase donne un indice rapide de l'état dans lequel se situe le filtre. En effet, un filtre n'approche réellement sa fin de vie que lorsqu'il est en phase de colmatage en surface. Selon un quatrième aspect de l'invention, l'ensemble de signatures comporte une signature d'anomalie informant de la détection d'un fonctionnement anormal du filtre ou du circuit dans lequel le filtre est installé. Ainsi, la signature d'anomalie permet par exemple, en cas de surpollution de repérer une mauvaise utilisation du filtre ou une anomalie dans le circuit du fluide ou dans d'autres éléments du moteur d'aéronef. Le système comporte des moyens d'alerte pour envoyer une alarme en cas de détection de fin de vie du filtre. Cette alarme peut par exemple, être envoyée pour indiquer un précolmatage 20 vols à l'avance afin de planifier l'opération de maintenance. L'invention vise aussi une méthode de surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aéronef, comportant les étapes suivantes: -mesurer au cours du temps une pression différentielle du fluide à travers le filtre ; -calculer une pression différentielle en conditions de référence en normalisant la pression différentielle mesurée en fonction des conditions d'exploitation du fluide ; - stocker une courbe de colmatage de référence prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle de référence en fonction d'une masse de polluant injectée dans le filtre ; - déterminer la masse réelle de polluant contenue dans le filtre en projetant une valeur courante de ladite pression différentielle normalisée sur ladite courbe de colmatage de référence ; et - générer à partir de ladite masse réelle de polluant un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre. L'invention vise également, un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre de la méthode de surveillance selon les caractéristiques ci-dessus lorsqu'il est exécuté par des moyens de calcul.

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages du système selon l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre des moyens matériels mis en oeuvre dans le système de surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aéronef, selon l'invention ; - la figure 2 illustre un exemple d'une courbe de colmatage de référence utilisée dans le système de surveillance de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une détermination d'un indicateur de colmatage à partir de la courbe de colmatage de référence de la figure 2 ; - la figure 4 illustre une détermination d'un autre indicateur de colmatage à partir d'une courbe de colmatage exprimant une pression différentielle en fonction du temps ; - la figure 5 illustre de manière schématique la méthode de surveillance du filtre, selon l'invention ; -la figure 6 illustre un schéma générique d'un algorithme de surveillance d'un filtre dans un circuit d'huile ou carburant selon l'invention ; et -la figure 7 illustre un exemple d'une courbe de colmatage 5 exprimant l'augmentation de la perte de charge en fonction du temps.

Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 illustre un système 1 de surveillance d'un filtre 3 servant au filtrage d'un fluide 5 (huile ou carburant) dans un moteur 7 10 d'aéronef, selon l'invention. La surveillance de l'état physique du filtre 3 est effectuée tout au long de sa vie et ne consiste pas en la détection de panne à postériori, mais en la prévention de ces défaillances dans une optique d'optimisation des coûts de maintenance. 15 Les aspects clés du système 1 de surveillance consistent à identifier le degré de colmatage du filtre 3, à anticiper l'usure du filtre 3 en utilisation normale ou anormale afin de pronostiquer le temps de vie restant avant d'atteindre le seuil de pré-colmatage du filtre. Les objectifs de la surveillance des filtres principaux des circuits huile et carburant sont 20 de surveiller le colmatage du filtre dans le but de s'assurer de son bon fonctionnement, par exemple, pour les 20 prochains vols. Par ailleurs, la détection d'une anomalie de fonctionnement des systèmes huile/carburant ou du filtre ou la détection d'une pollution anormale est également présente. Elle constitue une information utile pour consolider un diagnostic 25 sur une autre zone moteur et pour définir les opérations de maintenance en cas de pollution anormale. Conformément à l'invention le système 1 de surveillance comporte le filtre 3, des moyens de mesure 9, des moyens de calcul 11, et des moyens de stockage 13. Les moyens de calcul 11 et de stockage 13 30 peuvent faire partie d'une unité électronique 15 de traitement d'information tel un calculateur, utilisé pour l'exécution d'un programme informatique conçu pour mettre en oeuvre la surveillance du filtre 3 selon l'invention. L'unité électronique 15 de traitement d'information comprend les moyens matériels que l'on trouve habituellement par exemple, dans un calculateur. Plus particulièrement, cette unité électronique comprend une unité centrale (correspondant par exemple aux moyens de calcul 11) qui exécute les séquences d'instructions du programme de surveillance selon l'invention, une mémoire centrale 17 qui stocke les données et programmes en cours d'exécution, des supports (par exemple, les moyens de stockage 13) de données numériques conservant les données, des périphériques d'entrées pour introduire par exemple, les mesures issues des moyens de mesure 9 ou d'autres données d'entrée, ainsi que des périphériques de sorties ou moyens d'alertes 19 (par exemple, alarmes, signalisations, écrans,...) pour percevoir le résultat de la surveillance du filtre 3. On notera que l'unité électronique 15 de traitement n'est pas nécessairement installée à proximité du filtre 3. Elle peut par exemple, faire partie du calculateur dédié au moteur 7 de l'aéronef, ou peut éventuellement être intégrée dans le boîtier consacré à la maintenance du moteur 7. Le filtre 3 est installé dans un circuit 21 d'un fluide 5 (par exemple, huile ou carburant) alimentant le moteur 7 d'aéronef et a pour fonction d'éliminer la pollution particulaire présente dans le circuit 21. L'élément filtrant du filtre 3 capture les particules présentes dans ce fluide 5 grâce à un matériau poreux. Ainsi, le colmatage du filtre 3 intervient lorsque la pression différentielle, pour laquelle le filtre 3 et le circuit 21 ont été conçus, a été atteinte. Le circuit 21 du fluide 5 est illustré de manière très schématique et très simplifiée en se limitant à un réservoir 23 du fluide 5, une pompe d'alimentation 25, et le filtre 3.

Les moyens de mesure 9 comportent des moyens de mesure de pression 27 pour mesurer au cours du temps une pression différentielle LP du fluide 5 à travers le filtre 3. Les moyens de mesure de pression 27 peuvent correspondre à un capteur de pression différentielle de type pont de jauges installé entre l'entrée et la sortie du filtre 3 et qui permet de mesurer à tout instant la pression différentielle à travers ce filtre 3. En variante, les moyens de mesure de pression 27 peuvent comprendre un premier capteur de pression mesurant à tout instant la pression du fluide 5 à l'entrée du filtre 3 (c'est-à-dire, en amont par rapport à la direction du fluide) et un second capteur de pression mesurant à tout instant la pression du fluide 5 à la sortie du filtre 3 (c'est-à-dire, en aval par rapport à la direction du fluide). Dans ce cas, la pression différentielle est déterminée par les moyens de calcul 11 en calculant la différence entre les pressions mesurées à chaque instant par les premier et second capteurs de pression. La surveillance consiste essentiellement en l'analyse de l'évolution de la pression différentielle entre l'entrée et la sortie du filtre 3, représentative du degré de colmatage du filtre 3. L'analyse de la perte de charge en fonction du temps permet alors de présager du colmatage du filtre 3. Les moyens de mesure 9 peuvent aussi comporter des moyens pour mesurer d'autres caractéristiques du fluide. En particulier, des moyens 29 pour mesurer au cours du temps une température T du fluide 5 à travers le filtre 3. Ces moyens de mesure de température 29 peuvent être installés à proximité du filtre 3 ou en un lieu quelconque du circuit 21 ou du moteur 7. Dans ces derniers cas, la température T à travers le filtre 3 peut être estimée par les moyens de calcul 11. La température peut être utilisée pour déduire la viscosité du fluide 5. En effet, les moyens de calcul 11 peuvent calculer une valeur courante de la viscosité du fluide 5 en fonction de sa température et suivant les caractéristiques et nature du fluide 5 (huile, carburant,...etc.), avec des formules ou tableaux connus dans l'état de l'art. En outre, les moyens de mesure 9 peuvent comporter des moyens 31 pour mesurer à tout instant le débit Q du fluide 5 à travers le filtre 3. En variante, les moyens de calcul 11 peuvent calculer à tout instant la valeur courante de débit du fluide 5 en fonction du régime moteur. La différence de pression, directement mesurée, rend compte de l'état de colmatage du filtre 3. Elle dépend néanmoins des paramètres d'état du fluide 5 en particulier, la viscosité (fonction de la température) et des conditions d'utilisation du fluide 5 lors de la mesure en particulier, le débit. Ainsi, la viscosité et le débit renseignent sur les conditions d'exploitation du fluide 5. A partir de la pression différentielle AP du filtre 3 mesurée à un instant t et les différentes mesures ou données associées (température T et débit Q, et éventuellement durée de fonctionnement du filtre) on peut recaler la mesure de pression différentielle dans les conditions de référence. En effet, les moyens de calcul 11 sont configurés pour calculer une pression différentielle normalisée ou de référence APref en normalisant la pression différentielle mesurée AP à travers le filtre 3 en fonction des conditions d'exploitation du fluide 5. La pression différentielle iP peut alors être normalisée dans les conditions de débit et température de référence, pour calculer une pression différentielle normalisée en conditions de référence via la formule suivante : OPre f = /1 ref Qref ,u(T) Q Avec : APref : pression différentielle courante normalisée, AP : pression différentielle mesurée, ref : viscosité prise dans les conditions de référence, : viscosité calculée à la température mesurée, T : température mesurée, Qref : débit de référence, et Q : débit calculé à partir du régime moteur. La pression différentielle normalisée en conditions de référence APref calculée à partir de la pression différentielle mesurée AP à un instant t peut alors être utilisée pour estimer la masse de polluant M(t) contenue dans le filtre 3 à cet instant t. Pour cela, on utilise un modèle de colmatage de référence, AP = f(masse), caractéristique du type de filtre 3 utilisé et obtenu par exemple, à partir d'essais sur banc. Ainsi, les moyens de stockage 13 peuvent être utilisés pour stocker une courbe de colmatage de référence prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle normalisée de référence LPref en fonction d'une masse de polluant M(t) injectée dans le filtre 3. La figure 2 illustre un exemple d'une telle courbe de colmatage de référence Cr qui montre que la pression différentielle normalisée de référence APref (en bar) augmente de manière continue en fonction de l'augmentation de la masse M (en g) injectée dans le filtre 3. Au début, l'accroissement de la pression différentielle normalisée APref est lent, mais, au fur et à mesure que la masse M injectée dans le filtre 3 devient importante, l'accroissement devient plus rapide. En effet, plus le nombre de particules captées est important, moins il y a de place disponible pour les particules suivantes arrivant sur le filtre 3. Ainsi, cette capture entraîne une modification de la porosité du matériau filtrant qui se traduit par une augmentation de la pression différentielle en fonction du temps (à conditions de fonctionnement constantes). Ce genre de courbes Cr peut être obtenu en laboratoire dans des conditions d'essais normalisées avec un fluide, une pollution de référence, un débit, et une température fixés. Par ailleurs, la courbe Cr montre que deux phases peuvent être distinguées. Dans un premier temps les particules sont en grande majorité collectées à l'intérieur du média filtrant (référencé 3a). Durant cette première phase P1 de filtration, dite en profondeur , la perte de charge du filtre évolue très faiblement. La transition Tr est atteinte lorsque le dépôt recouvrant la surface du média filtrant (référencé 3b) est formé. La seconde phase P2 de filtration correspond à la croissance du dépôt de surface, ce qui conduit à une augmentation rapide de la perte de charge. Alors, à partir de la pression différentielle normalisée de référence APref, les moyens de calcul 11 recalent l'état du filtre dans les conditions de référence pour pouvoir utiliser la courbe de colmatage de référence Cr.

Eventuellement, une information sur la durée de fonctionnement du filtre déterminée par les moyens de calcul 11 peut aussi être utilisée pour recaler l'état du filtre dans les conditions de référence. La figure 3 illustre la détermination à chaque instant t, de la masse réelle M(t) de polluant contenue dans le filtre 3 et son évolution (concentration locale C[M] en polluant) en projetant la valeur courante normalisée APref(t) de la pression différentielle issue de la pression différentielle mesurée à cet instant t sur la courbe de colmatage de référence Cr.

Avantageusement, les moyens de stockage 13 comportent une seule courbe de colmatage de référence Cr pour chaque famille de filtres 3. Autrement dit, on applique une seule courbe de colmatage comme référence à tous les filtres d'une même famille pour un moteur 7 d'aéronef donné. Ceci permet d'économiser le temps de calcul et l'espace mémoire du système de surveillance.

On notera que d'autres indicateurs, totalement indépendants de la masse ou concentration de polluant, peuvent être déterminés par les moyens de calcul 11. En particulier, la figure 4 illustre la prédiction du colmatage du filtre en analysant une évolution locale d'une courbe Cm exprimant l'évolution temporelle de la pression différentielle AP mesurée en fonction du temps t. Ainsi, à partir de la masse réelle M(t) de polluant (figure 3) ou éventuellement d'autres indicateurs (pression différentielle temporelle de la figure 4), les moyens de calcul 11 peuvent générer un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre 3 à partir desquelles une décision peut être prise (par exemple, envoyer une alarme en cas de détection de fin de vie du filtre). On notera que pour affiner la génération de l'ensemble de signatures de colmatage, les moyens de calcul 11 peuvent localiser le point de fonctionnement sur la courbe de colmatage de référence Cr de manière périodique. Avantageusement, l'ensemble de signatures peut comporter une signature d'anticipation locale de colmatage (par exemple, une signature de nombre de vols), une signature temporelle, une signature de phase, une signature d'anomalie, et éventuellement d'autres signatures caractérisant l'état du filtre. La signature d'anticipation locale de colmatage indique une probabilité d'atteindre le seuil de pré-colmatage à horizon donné. Cette signature d'anticipation locale est générée par les moyens de calcul 11 à partir d'une analyse de tendance basée sur un modèle local simplifié d'évolution de la pression différentielle en fonction du temps. Cette signature d'anticipation locale de colmatage (ou signature de nombre de vols) peut indiquer un nombre déterminé X de vols avant d'atteindre le seuil de pré-colmatage S1 (voir figure 3).

En effet, pour détecter le colmatage du filtre 3 à un nombre déterminé X de vols (par exemple, X=20 vols), les moyens de calcul 11 prédisent la pression différentielle de référence OPref à x vols. Pour cela il faut s'appuyer sur le point en abscisse masse injectée équivalente M(t) et, alors, se projeter à x vols en fonction de la concentration locale C[M](t) (c'est-à-dire, la taille locale des sauts en abscisse de la courbe Cr). On obtient alors une prédiction de la masse de polluant retenue M(t+X) dans le filtre 3 avec son LXPref(t+X) associé : APref (t+X )= F(M(t+X ))= F(M(t)+C[M](t)xX Cette signature de nombre de vols permet de surveiller le niveau de colmatage du filtre 3 dans le but de s'assurer son bon fonctionnement pour par exemple, les 20 prochains vols. La signature temporelle indique une évaluation du temps de fonctionnement restant du filtre 3 avant d'atteindre un seuil de pré- colmatage prédéterminé S1 et permet donc de pronostiquer le temps de vie restant At du filtre 3 (voir figure 3). Cette signature temporelle est générée par les moyens de calcul 11 en se rapportant à la courbe de colmatage de référence Cr pour déterminer la période de temps At entre le point courant du point de fonctionnement correspondant à la masse courante M(t) de polluant et un point ou instant futur associé à une masse prédéterminée Mf(t+ At) représentative du seuil de pré-colmatage prédéterminé S1. En effet, les moyens de calcul 11 estiment la masse nécessaire depuis le point courant, représenté par la masse courante de polluant, pour atteindre le seuil de pré-colmatage prédéterminé S1 et transposent cette masse restante avant pré-colmatage en temps de fonctionnement en considérant la concentration locale en polluant. La signature de nombre de vols et la signature temporelle peuvent aussi être effectuées sans utiliser la courbe de référence Cr. En particulier, dans le cas où la courbe de colmatage réelle ne suit pas celle théorique Cr, on utilise alors l'hypothèse de linéarité dans l'évolution de la pression différentielle en fonction du temps (voir figure 4). Cette hypothèse est vérifiée, dans le cas de l'huile et du carburant, lors de la phase de colmatage en surface (i.e. alors que l'on se déplace de plus en plus vite sur la courbe de colmatage). On obtient donc un pronostic dégradé, au sens où celui-ci n'est possible que dans une phase déjà critique pour le filtre, et sans se soucier de l'exposition à la pollution. Ainsi, la figure 4 montre que lors d'une phase de colmatage en surface, les moyens de calcul 11 peuvent détecter le colmatage du filtre 3 à un nombre déterminé X de vols (par exemple, X=20 vols), par une prédiction de la pression différentielle OP(t+X) selon une extrapolation linéaire à partir de la pression différentielle courante OP(t). De même, le temps de fonctionnement restant At du filtre 3 avant d'atteindre un seuil de colmatage prédéterminé S1 peut être estimé par une régression linéaire de l'évolution temporelle de la pression différentielle (voir figure 4) à partir de la pression différentielle courante OP(t). Par ailleurs, la signature de phase est calculée par les moyens de calcul 11 en se rapportant à la courbe de colmatage de référence Cr (voir figure 2) pour déterminer en s'appuyant sur des seuils de la pression différentielle réelle observée, si le filtre 3 est dans une phase de colmatage en profondeur P1 ou dans une phase de colmatage en surface P2. En effet, étant donné que le colmatage en profondeur correspond à une faible évolution de la pression différentielle pour une grande évolution de masse injectée et que le colmatage en surface correspond au fait qu'une faible évolution de masse amène une forte évolution de la pression différentielle, cette signature de phase donne un indice rapide de l'état dans lequel se trouve le filtre 3. En particulier, tant que l'on reste dans la phase P1 de colmatage en profondeur le filtre 3 ne risque pas un colmatage rapide, même à 20 vols. De même, lorsqu'on se trouve en phase de colmatage en surface, le filtre est grossièrement en fin de vie. Ainsi, même si l'on ne sait pas donner de pronostic fiable à 10 vols, 20 vols, 30 vols... on est tout de même capable d'évaluer simplement le risque à colmater. En outre, la signature d'anomalie peut être calculée par les moyens de calcul 11 en se rapportant à la courbe de colmatage de référence Cr (voir figures 2 et 3) pour déterminer par exemple, s'il existe une pollution anormale. Cette signature résulte de la tendance de l'évolution de la masse retenue. En étudiant la distribution de cette information, on peut estimer l'état d'exposition du filtre 3 à une pollution ambiante par une phase de détection d'anomalie ainsi qu'une analyse d'anticipation au franchissement d'un seuil. Cette signature indique la détection d'une anomalie de fonctionnement du filtre 3 ou du circuit 21 du fluide 5 dans lequel le filtre 3 est installé. A partir des signatures précédemment générées, une décision est prise par les moyens de calcul 11 quant au colmatage du filtre 3. Une alarme est déclenchée par les moyens d'alerte 19 lorsque par exemple, la signature de nombre de vols indique un précolmatage de 20 vols à l'avance. La figure 5 schématise la méthode de surveillance du filtre 3 en se rapportant au modèle de colmatage 41 (par exemple, la courbe de colmatage de référence Cr des figures 2 et 3) établi dans les conditions de référence, selon l'invention.

Ainsi, à partir des données 43 comprenant la pression différentielle AP(t) du filtre 3 mesurée à l'instant t et des différentes mesures associées (en particulier, température T(t) et débit Q(t)) on recale l'état du filtre dans les conditions de référence.

On peut alors, en utilisant le modèle de colmatage 41, calculer à chaque instant t la masse M(t) de polluant contenue dans le filtre 3 et son évolution. La prédiction de la pression différentielle (ayant comme seuil celui de pré-colmatage Si) peut se faire ensuite via cette masse projetée dans le futur, compte tenu de sa concentration locale. Ainsi, en utilisant le modèle de colmatage 41, on peut obtenir des informations 45 sur le pourcentage de colmatage, des informations 47 sur la durée de vie restante, et des informations 49 sur le risque de pollution anormale.

La figure 6 illustre un schéma générique d'un algorithme de surveillance d'un filtre 3 dans un circuit 21 d'huile ou carburant. Cet algorithme se décline suivant quatre couches ou blocs fonctionnels 51-57. Le premier bloc 51 correspond à l'acquisition des mesures, le deuxième bloc 53 concerne la génération d'indicateurs de colmatage, le troisième bloc 55 concerne la reconnaissance de signatures, et finalement le quatrième bloc 57 correspond à la prise d'une décision. La différence entre l'algorithme de surveillance du filtre huile et celui du filtre carburant se situe uniquement dans la configuration du traitement algorithmique (c'est-à-dire, la courbe de colmatage de référence Cr, la viscosité de référence etc.). Le premier bloc 51 s'attache à définir les méthodes d'extraction des mesures qui seront utilisées pour la génération des indicateurs. Ces mesures concernent essentiellement la pression différentielle AP, la température T et le débit du fluide Q à travers le filtre à un instant t. En effet, l'indicateur-clé utilisé dans le système 1 de surveillance (voir figure 1) est la masse M de polluant injectée qui s'obtient à partir d'une mesure de pression différentielle AP, laquelle dépend des conditions d'exploitation, à savoir la température T et le débit Q du fluide. On notera que ces mesures sont suffisantes, pour représenter le colmatage du filtre 3 et ainsi permettre sa surveillance, sachant qu'on peut s'affranchir de l'impact des conditions extérieures ou de certains paramètres intrinsèques au filtre 3. Par ailleurs, le système 1 de surveillance utilise une approche semi empirique, qui a l'avantage d'être simple, économe en calculs, fiable et robuste permettant des incertitudes importantes, plus de 1%, pour les informations de température T et de débit Q. Le deuxième bloc 53 définit le traitement permettant de passer en utilisant un moèle de colmatage, des mesures précédemment acquises aux indicateurs, qui seront par la suite traitées et suivies pour effectuer la surveillance du système étudié. Premièrement, on effectue un recalage de la mesure de pression différentielle AP dans les conditions de référence. Ensuite, on déduit la masse M de polluant accumulée dans le filtre. On peut alors, étudier l'évolution de la masse et en particulier, la concentration locale C[M] qui est synonyme d'exposition à la pollution. La génération de l'indicateur de colmatage correspondant à la masse M de polluant présente dans le filtre, se fait au moyen de la courbe de colmatage Cr servant de référence : OPref = f(M). On projette alors le point courant, caractérisé par une pression différentielle ramenée en conditions de référence, sur la courbe Cr pour obtenir la masse de polluant M contenue dans le filtre 3 en ce même instant (voir figure 3). Le calcul d'une concentration locale de polluant C[M] (évolution de la masse retenue dans le filtre) permet alors de connaître la tendance d'exposition à la pollution. Cela représente le pas avec lequel on se déplace sur la courbe de référence Cr. C'est donc un bon indicateur de l'exposition à la pollution (stable, en baisse, en hausse,...). Eventuellement, on peut analyser également l'évolution locale de la pression différentielle AP mesurée, ce qui permet d'avoir un indicateur totalement indépendant de la référence choisie pour le cas où celle-ci ne s'appliquerait pas. Cet indicateur indépendant évalue la tendance de la mesure de pression différentielle. On représente donc ici les sauts successifs, verticaux, sur la courbe de colmatage réelle en fonction du temps et non de la masse (voir figure 4). Le troisième bloc 55 représente le traitement, l'analyse et le suivi des indicateurs pour reconnaître des signatures S qui caractérisent l'état de colmatage du filtre 3 ou sa tendance à se colmater. En particulier, pour définir la signature d'anticipation locale de colmatage ou signature de nombre de vols concernant la projection à 20 vols de la pression différentielle, la signature de phase de colmatage du filtre, et la tendance de la concentration locale en polluant (vitesse d'évolution). Le quatrième bloc 57 a pour objectif de générer différents types d'alarmes, en fonction des signatures précédemment constituées. Ce bloc se préoccupe notamment de s'assurer du bon fonctionnement du filtre pour par exemple, les 20 prochains vols. Une information complémentaire de surpollution est également appréciable car elle peut rendre compte d'une anomalie dans le circuit du fluide ou le moteur. A partir des signatures précédemment générées, ce traitement consiste à prendre une décision quant au colmatage du filtre 3. Une première décision peut concerner le statut du filtre SF qui donne une indication de risque à se colmater. Une deuxième décision peut concerner la prédiction PF du colmatage du filtre dans 20 vols (par exemple, aura-t-il passé le stade de bipasse d'obstruction (ou d'impending by-pass) ?). Une troisième décision peut concerner le statut d'anomalie SA indiquant une surpollution lente ou rapide. Une quatrième décision peut concerner la confiance CF qui donne une indication d'applicabilité du colmatage de référence au colmatage réel observé. Le statut du filtre SF ne s'appuie que sur les observations du filtre 3 sans recalage suivant des conditions de référence (voir figure 4). Ce statut SF prend donc toute son importance lorsque le coefficient de confiance est mauvais. La décision est alors prise, lorsqu'on se trouve dans une phase de colmatage en surface, d'envoyer un signal d'alerte si la projection de la pression différentielle (sans utilisation du modèle de colmatage) indique que l'on dépasse le seuil de bipasse d'obstruction S1 (impending by-pass).

L'alarme de la prédiction de fin de vie correspond à l'indication d'un pré-colmatage par exemple, 20 vols à l'avance. Elle est basée sur la projection faite suivant le modèle de colmatage de référence (voir figure 3). La décision est prise de générer l'alarme lorsque la projection de la pression différentielle est supérieure au seuil S1 de bipasse d'obstruction.

Le statut d'anomalie SA répond au besoin d'une détection de surpollution, synonyme d'une mauvaise utilisation du filtre 3 (conditions anormales) ou de conditions d'utilisation dégradées (anomalies système). La décision est prise suivant la tendance d'évolution de la concentration locale.

Par ailleurs, le statut d'indication de confiance CF a pour but de définir le niveau de confiance de la prédiction en utilisant le modèle de colmatage de référence. Ce taux de confiance est compris entre 0 et 1 (0 si l'on n'est pas du tout confiant et 1 si l'on est confiant). La décision correspond à l'applicabilité du modèle de colmatage, recalé selon les conditions réelles d'utilisation, à la courbe de colmatage réellement observée. Afin de calculer le taux de confiance, les moyens de calcul 11 prennent en compte les caractéristiques du système 1 de surveillance. A savoir que le modèle de référence est applicable aux colmatages de la même famille de filtre et que les conditions d'utilisation peuvent être recalées suivant les mesures de la température T et du débit Q à travers le filtre 3. Les moyens de calcul 11 ramènent donc le colmatage de référence dans les mêmes conditions d'utilisation que celui observé. Ceci permet de trouver une concentration relative locale au domaine de colmatage étudié (un pas relatif d'avancement sur la courbe, dans les bornes de différences de pressions recherchées, entre celle de référence et celle observée). Les moyens de calcul 11 peuvent alors calculer l'écart relatif moyen entre ces deux courbes ainsi recalées dans des conditions similaires.

Par ailleurs, selon une implémentation préférée, les différentes étapes de la méthode de surveillance selon l'invention sont exécutées au moyen d'instructions de code de programme. En conséquence, l'invention vise aussi un produit programme d'ordinateur, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans l'unité électronique 15 de traitement d'information, ce programme comportant des instructions de code adaptées à la mise en oeuvre de la surveillance selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. Les instructions du programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus peuvent être enregistrées dans un support d'informations lisible par un ordinateur. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou un autre moyen d'enregistrement.

D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution de la méthode de surveillance en question.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Système de surveillance d'un filtre (3) servant au filtrage d'un fluide (5) dans un moteur (7) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : -des moyens de mesure de pression (27) pour acquérir au cours du temps une pression différentielle du fluide (5) à travers le filtre (3) ; - des moyens de calcul (11) pour calculer une pression différentielle normalisée, en conditions de référence en normalisant la pression différentielle mesurée en fonction des conditions d'exploitation du fluide (5) ; -des moyens de stockage (13) pour mémoriser une courbe de colmatage de référence (Cr) prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle normalisée en fonction d'une masse de polluant injectée dans le filtre (3) ; -des moyens de calcul (11) pour estimer la masse de polluant injectée dans le filtre (3) en projetant une valeur courante de ladite pression différentielle normalisée sur ladite courbe de colmatage de référence (Cr) ; et - des moyens de calcul (11) pour générer à partir de ladite masse estimée 20 de polluant un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre.
2. 2. Système de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : 25 -des moyens de mesure de température (29) pour acquérir au cours du temps une température du fluide (5) à travers le filtre (3) ; - des moyens de calcul (11) pour calculer une valeur courante de viscosité du fluide (5) en fonction de sa température; - des moyens de calcul (11) pour calculer une valeur courante de débit du 30 fluide en fonction d'un régime moteur ; eten ce que les conditions d'exploitation du fluide utilisées pour normaliser la pression différentielle comportent ladite valeur courante de viscosité et ladite valeur courante de débit.
3. 3. Système de surveillance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble de signatures comporte une signature temporelle indiquant une évaluation d'un temps de fonctionnement restant dudit filtre (3) avant d'atteindre un seuil de pré-colmatage prédéterminé (Si), ladite signature temporelle étant générée par les moyens de calcul (11) en se rapportant à la courbe de colmatage de référence (Cr), les moyens de calcul (11) étant configurés pour estimer la masse nécessaire depuis un point courant, représenté par une masse courante de polluant, pour atteindre le seuil de pré-colmatage prédéterminé (Si), et pour transposer cette masse restante avant pré-colmatage en temps de fonctionnement en considérant la concentration locale en polluant.
4. 4. Système de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble de signatures comporte une signature d'anticipation locale de colmatage indiquant une probabilité d'atteindre le seuil de pré-colmatage à horizon donné, ladite signature d'anticipation locale étant générée par les moyens de calcul (11) à partir d'une analyse de tendance basée sur un modèle local simplifié d'évolution de la pression différentielle en fonction du temps.
5. 5. Système de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite signature d'anticipation locale de colmatage indique un nombre déterminé de vols avant d'atteindre le seuil de pré-colmatage (Si).
6. 6. Système de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble de signatures comporte une signaturede phase indiquant si le filtre (3) est dans une phase de colmatage en profondeur (P1) ou dans une phase de colmatage en surface (P2).
7. 7. Système de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble de signatures comporte une signature d'anomalie informant de la détection d'un fonctionnement anormal du filtre (3) ou d'un circuit (21) dans lequel le filtre est installé.
8. 8. Système de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alerte (19) pour envoyer une alarme en cas de détection de fin de vie du filtre (3).
9. 9. Méthode de surveillance d'un filtre servant au filtrage d'un fluide (3) dans un moteur (7) d'aéronef, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes: -mesurer au cours du temps une pression différentielle du fluide à travers le filtre ; - calculer une pression différentielle normalisée en conditions de référence en normalisant la pression différentielle mesurée en fonction des conditions d'exploitation du fluide ; - stocker une courbe de colmatage de référence (Cr) prédéterminée décrivant une évolution de la pression différentielle normalisée en fonction d'une masse de polluant injectée dans le filtre ; - estimer la masse de polluant injectée dans le filtre en projetant une valeur courante de ladite pression différentielle normalisée sur ladite courbe de colmatage de référence (Cr); et - générer à partir de ladite masse estimée de polluant un ensemble de signatures définissant l'état et l'évolution de colmatage du filtre.
10. 10. Méthode de surveillance selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte : - mesurer au cours du temps une température du fluide à travers le filtre ; -calculer une valeur courante de viscosité du fluide (5) en fonction de sa température du fluide ; - calculer une valeur courante de débit du fluide en fonction d'un régime moteur ; et en ce que les conditions d'exploitation du fluide utilisées pour normaliser la pression différentielle comportent ladite valeur courante de viscosité et ladite valeur courante de débit.
11. 11. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre de la méthode de surveillance selon l'une quelconque des revendications 9 et 10 lorsqu'il est exécuté par des moyens de calcul (11).15