FR2963978A1 - Aeronef comprenant un systeme de surveillance des moteurs - Google Patents

Aeronef comprenant un systeme de surveillance des moteurs Download PDF

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Abstract

Aéronef comprenant au moins un premier moteur (10) ainsi qu'un système de surveillance dudit premier moteur, ledit système de surveillance comprenant : - des premiers capteurs (12) aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit premier moteur, lesdits premiers capteurs incluant au moins un premier accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit premier moteur, - un premier module de surveillance des vibrations (17) apte à générer un premier message d'alarme en fonction d'un signal provenant dudit premier accéléromètre, et - une unité électronique de surveillance (31) située à distance dudit premier moteur et apte à déterminer un état de santé dudit premier moteur en fonction de signaux provenant desdits premiers capteurs, caractérisé en ce que ledit premier module de surveillance des vibrations se trouve dans ledit premier moteur et est apte à envoyer ledit premier message d'alarme à ladite unité électronique de surveillance par une première liaison numérique (14).

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne le domaine général de l'aéronautique. En particulier, l'invention se rapporte à la surveillance d'un état de santé des moteurs d'un aéronef. La surveillance d'un état de santé d'un moteur d'aéronef implique l'acquisition de paramètres représentant le fonctionnement du moteur et le traitement de ces paramètres afin notamment de diagnostiquer une panne, de prédire la durée de vie restante d'un équipement, de recommander une maintenance ou un mode d'utilisation particulier,... La figure 1 représente de manière schématique une architecture connue permettant de mettre un oeuvre une telle surveillance dans un aéronef comprenant un moteur 10 et un moteur 20. Le moteur 10 comprend une unité électronique de commande 11, des capteurs 12, et un module de conditionnement 13. L'unité électronique de commande 11 régule le fonctionnement du moteur 10. Les capteurs 12 mesurent différents paramètres de fonctionnement du moteur 10, par exemple des températures, des pressions, des vitesses de rotations,... Au moins un des capteurs 12 est un accéléromètre qui permet de mesurer des vibrations du moteur 10. Enfin, le module de conditionnement 13 convertit les mesures des capteurs 12 en valeurs numériques et les transmet sur une liaison numérique 14. Le moteur 20 présente sensiblement la même architecture que le moteur 10 et n'est donc pas décrit en détail. Il comprend une unité électronique de commande 21, des capteurs 22, et un module de conditionnement 23 relié à une liaison numérique 24. En zone avionique 30, c'est-à-dire à distance des moteurs 10 et 20, une unité électronique de surveillance 31 reçoit les signaux provenant des capteurs 12 et 22, par l'intermédiaire des modules de conditionnement 13 et 23 et des liaisons numériques 14 et 24. L'unité électronique de surveillance 31 effectue un traitement des signaux reçus pour déterminer un état de santé des moteurs 10 et 20, afin de diagnostiquer une panne, de prédire la durée de vie restante d'un équipement, de recommander une maintenance ou un mode d'utilisation particulier. En fonction de l'état de santé déterminé, l'unité électronique de surveillance 31 peut afficher des informations sur une interface 34 se trouvant par exemple dans le cockpit de l'aéronef. En particulier, l'unité électronique de surveillance 31 comprend un module de surveillance des vibrations 32 pour le moteur 10 et un module de surveillance des vibrations 33 pour le moteur 20. Les modules de surveillance des vibrations 32 et 33 peuvent générer des messages d'alarme en fonction des vibrations mesurées par les accéléromètres précités. Dans ce cas, l'unité électronique de surveillance 31 peut afficher un message correspondant sur l'interface 34.
L'architecture de la figure 1 présente plusieurs inconvénients : Pour des raisons de ségrégation entre les moteurs 10 et 20 et de certification, les modules de surveillance des vibrations 32 et 33 doivent être réalisés sous la forme de deux cartes électroniques distinctes. De plus, la détection des vibrations par les modules de surveillance des vibrations 32 et 33 doit également être séparée des autres fonctions de surveillance mises en oeuvre par l'unité électronique de surveillance 31. Ainsi, l'unité électronique de surveillance 31 présente une structure matérielle et logicielle complexe et coûteuse, impliquant typiquement au moins quatre microcontrôleurs sur des cartes électroniques séparées.
La figure 2 représente une autre architecture connue permettant de mettre un oeuvre la surveillance de l'état de santé des moteurs d'un aéronef. Les éléments identiques ou similaires à des éléments de la figure 1 sont désignés par les mêmes références, sans risque de confusion. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le moteur 10 est équipé d'une unité électronique de surveillance 15. Par rapport à la figure 1, l'unité électronique de surveillance réalise, pour le moteur 10, les fonctions du module de conditionnement 13, du module de surveillance des vibrations 32 et de l'unité électronique de surveillance 31. De manière correspondante, le moteur 20 est équipé d'une unité électronique de surveillance 25.
Autrement dit, dans cette variante, toutes les fonctions de surveillance (acquisition et conditionnement des mesures, traitement,...) sont réalisées par une unité spécifique à chaque moteur. Il n'y a pas d'unité électronique de surveillance en zone avionique 30. L'architecture de la figure 2 présente également plusieurs inconvénients : Les unités électroniques de surveillance 15 et 25 sont généralement encombrantes et difficiles à intégrer aux moteurs 10 et 20. De plus, leur capacité de traitement est limitée en raison des contraintes de l'environnement moteur (température élevée, vibrations). Enfin, cette architecture ne permet pas de mutualiser les fonctions de surveillance non-critiques, c'est-à-dire celles ne nécessitant pas de ségrégation, entre les deux moteurs.
Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de fournir un aéronef dans lequel la surveillance de l'état de santé des moteurs est réalisée selon une architecture simplifiée. En particulier, un but de l'invention est de permettre l'utilisation d'une unité électronique de surveillance commune à au moins deux moteurs, qui présente une structure matérielle et logicielle moins complexe et moins coûteuse. A cet effet, l'invention propose un aéronef comprenant au moins un premier moteur ainsi qu'un système de surveillance dudit premier moteur, ledit système de surveillance comprenant : - des premiers capteurs aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit premier moteur, lesdits premiers capteurs incluant au moins un premier accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit premier moteur, - un premier module de surveillance des vibrations apte à générer un premier message d'alarme en fonction d'un signal provenant dudit premier accéléromètre, et - une unité électronique de surveillance située à distance dudit premier moteur et apte à déterminer un état de santé dudit premier moteur en fonction de signaux provenant desdits premiers capteurs, caractérisé en ce que ledit premier module de surveillance des vibrations se trouve dans ledit premier moteur et est apte à envoyer ledit premier message d'alarme à ladite unité électronique de surveillance par une première liaison numérique. Comme l'unité électronique de surveillance ne doit pas mettre en oeuvre la fonction de surveillance des vibrations, elle ne doit pas comprendre de carte électronique spécifique à cette fonction. L'unité électronique de surveillance peut donc présenter une architecture matérielle et logicielle plus simple et moins coûteuse. Par ailleurs, l'unité électronique de surveillance ne subit pas de contraintes de l'environnement moteur et peut donc présenter une puissance de traitement élevée.
Selon un mode de réalisation, l'aéronef comprend un deuxième moteur, ledit système de surveillance comprenant : - des deuxièmes capteurs aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit deuxième moteur, lesdits deuxièmes capteurs incluant au moins un deuxième accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit deuxième moteur, et - un deuxième module de surveillance des vibrations apte à générer un deuxième message d'alarme en fonction d'un signal provenant dudit deuxième accéléromètre, l'unité électronique de surveillance étant apte à déterminer un état de santé dudit deuxième moteur en fonction de signaux provenant desdits deuxièmes capteurs, ledit deuxième module de surveillance des vibrations se trouvant dans ledit deuxième moteur et étant apte à envoyer ledit deuxième message d'alarme à ladite unité électronique de surveillance par une deuxième liaison numérique.
Dans ce cas, des fonctions de surveillance non-critiques peuvent être mutualisées entre les deux moteurs. Le moteur peut comprendre une unité électronique de surveillance secondaire comprenant le module de surveillance et un module de conditionnement apte à convertir les mesures des capteurs en valeurs numériques L'unité électronique de surveillance secondaire intègre alors les fonctions de détection de vibrations et de conditionnement des signaux mesurés dans un seul boîtier, ce qui facilite l'intégration au moteur. Corrélativement, l'invention propose également une unité électronique de surveillance d'un premier moteur d'aéronef, comprenant : - des moyens de réception de premiers signaux provenant de premiers capteurs aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit premier moteur, lesdites premiers capteurs incluant au moins un premier accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit premier moteur, et - des moyens de détermination d'un état de santé dudit premier moteur en fonction desdits premiers signaux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réception d'un message d'alarme généré par un premier module de surveillance des vibrations se trouvant dans ledit premier moteur, en fonction d'un signal provenant dudit premier accéléromètre.
Selon un mode de réalisation, l'unit électronique de surveillance comprend : - des moyens de réception de deuxièmes signaux provenant de deuxièmes capteurs aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement d'un deuxième moteur, lesdites deuxièmes capteurs incluant au moins un deuxième accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit deuxième moteur, et - des moyens de détermination d'un état de santé dudit deuxième moteur en fonction desdits deuxièmes signaux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réception d'un message d'alarme généré par un deuxième module de surveillance des vibrations se trouvant dans ledit deuxième moteur, en fonction d'un signal provenant dudit deuxième accéléromètre.
Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise 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 représente le système de surveillance d'un état de santé des moteurs d'un aéronef, selon une première variante de l'art antérieur, - la figure 2 représente le système de surveillance d'un état de santé des moteurs d'un aéronef, selon une deuxième variante de l'art antérieur, et - la figure 3 représente un système de surveillance d'un état de santé des moteurs d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 3 représente de manière schématique l'architecture du système de surveillance d'un état de santé des moteurs d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques ou similaires à des éléments des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références, sans risque de confusion. L'aéronef comprend un moteur 10 et un moteur 20. Le moteur 10 comprend une unité électronique de commande 11, des capteurs 12, et une unité électronique de surveillance 16 secondaire. L'unité électronique de commande 11 régule le fonctionnement du moteur 10. Les capteurs 12 mesurent différents paramètres de fonctionnement du moteur 10, par exemple des températures, des pressions, des vitesses de rotations,... Au moins un des capteurs 12 est un accéléromètre qui permet de mesurer des vibrations du moteur 10. Enfin, l'unité électronique de surveillance 16 comprend un module de conditionnement 13 qui convertit les mesures des capteurs 12 en valeurs numériques, et un module de surveillance des vibrations 17. L'unité électronique de surveillance 16 est reliée, par une liaison numérique 14, à une unité électronique de surveillance 31 principale située en zone avionique 30. Le moteur 20 présente sensiblement la même architecture que le moteur 10 et n'est donc pas décrit en détail. Il comprend une unité électronique de commande 21, des capteurs 22, et une unité électronique de surveillance 26 secondaire incluant un module de conditionnement 23 et un module de surveillance des vibrations 27. L'unité électronique de surveillance 26 est reliée par une liaison numérique 24 à l'unité électronique de surveillance 31 principale. En zone avionique 30, c'est-à-dire à distance des moteurs 10 et 20, l'unité électronique de surveillance 31 reçoit les signaux provenant des capteurs 12 et 22 et des modules de surveillance des vibrations 17 et 27, par l'intermédiaire des modules de conditionnement 13 et 23 et des liaisons numériques 14 et 24. L'unité électronique de surveillance 31 effectue un traitement des signaux reçus pour déterminer un état de santé des moteurs 10 et 20, afin de diagnostiquer une panne, de prédire la durée de vie restante d'un équipement, de recommander une maintenance ou un mode d'utilisation particulier. A cet effet, l'unité électronique de surveillance 31 comprend un module 35 qui met en oeuvre d'autres fonctions de surveillance que la surveillance des vibrations. En fonction de l'état de santé déterminé, l'unité électronique de surveillance 31 peut afficher des informations sur une interface 34 se trouvant par exemple dans le cockpit de l'aéronef. En particulier, si l'unité électronique de surveillance 31 reçoit, par la liaison numérique 14 ou 24, un message d'alarme provenant de l'unité électronique de surveillance 16 ou 26 et généré par le module de surveillance des vibrations 17 ou 27 en fonction des mesures de l'accéléromètre correspondant, des informations sur le niveau des vibrations peuvent être affichées sur l'interface 34. On constate que l'architecture de la figure 3 est une architecture distribuée, impliquant une unité électronique de surveillance 31 principale en zone avionique 30 et deux unités électroniques de surveillance 16 et 26 secondaires, dans les moteurs 10 et 20. La fonction de surveillance des vibrations est mise en oeuvre par les unités électroniques de surveillance 16 et 26 dans les moteurs 10 et 20, alors que d'autres fonctions de surveillance sont mises en oeuvre par l'unité électronique de surveillance 31 en zone avionique 30. Par rapport à l'architecture de la figure 1, l'unité électronique de surveillance 31 ne doit pas mettre en oeuvre de fonction de surveillance des vibrations et ne doit donc pas comprendre de carte électronique spécifique à cette fonction. L'unité électronique de surveillance 31 peut donc présenter une architecture matérielle et logicielle plus simple et moins coûteuse. Par rapport à l'architecture de la figure 2, l'unité électronique de surveillance 31 ne subit pas les contraintes de l'environnement moteur et peut donc présenter une puissance de traitement élevée. L'unité électronique de surveillance 31 permet également une mutualisation des fonctions de surveillance non critiques ente les moteurs 10 et 20. Enfin, comme les unités électroniques de surveillance 16 et 26 ont pour unique fonction de surveillance à mettre en oeuvre la surveillance des vibrations, elles ne nécessitent pas une architecture matérielle et logicielle complexe et peuvent donc présenter un encombrement réduit. Les unités électroniques de surveillances 16 et 26 sont donc plus faciles à intégrer aux moteurs 10 et 20. On constate donc que l'architecture distribuée proposée par l'invention permet de réaliser la surveillance de l'état de santé des moteurs 10 et 20 sans nécessiter des unités électroniques de surveillance complexes, coûteuses et encombrantes.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Unité électronique de surveillance (31) d'un premier moteur (10) d'aéronef, comprenant - des moyens de réception de premiers signaux provenant de premiers capteurs (12) aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit premier moteur, lesdites premiers capteurs incluant au moins un premier accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit premier moteur, et - des moyens de détermination d'un état de santé dudit premier moteur en fonction desdits premiers signaux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réception d'un message d'alarme généré par un premier module de surveillance des vibrations (17) se trouvant dans ledit premier moteur, en fonction d'un signal provenant dudit premier accéléromètre.
  2. 2. Unité électronique de surveillance selon la revendication 1, comprenant : - des moyens de réception de deuxièmes signaux provenant de deuxièmes capteurs (22) aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement d'un deuxième moteur (20), lesdites deuxièmes capteurs incluant au moins un deuxième accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit deuxième moteur, et - des moyens de détermination d'un état de santé dudit deuxième moteur en fonction desdits deuxièmes signaux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réception d'un message d'alarme généré par un deuxième module de surveillance des vibrations (27) se trouvant dans ledit deuxième moteur, en fonction d'un signal provenant dudit deuxième accéléromètre.
  3. 3. Système de surveillance pour moteur d'aéronef comprenant : - des premiers capteurs (12) destinées à mesurer des paramètres de fonctionnement d'un premier moteur, lesdits premiers capteurs incluant au moins un premier accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit premier moteur, - un premier module de surveillance des vibrations (17) apte à générer un premier message d'alarme en fonction d'un signal provenant dudit premier accéléromètre, et- une unité électronique de surveillance (31) selon la revendication 1 ou 2, destinée à être située à distance dudit premier moteur et apte à déterminer un état de santé dudit premier moteur en fonction de signaux provenant desdits premiers capteurs, ledit premier module de surveillance des vibrations étant destiné à se trouver dans ledit premier moteur et est apte à envoyer ledit premier message d'alarme à ladite unité électronique de surveillance par une première liaison numérique (14).
  4. 4. Aéronef comprenant au moins un premier moteur (10) ainsi qu'un système de surveillance selon la revendication 3, dans lequel ladite unité électronique de surveillance est située à distance dudit premier moteur et ledit premier module de surveillance des vibrations se trouve dans ledit premier moteur.
  5. 5. Aéronef selon la revendication 4, comprenant un deuxième moteur (20), ledit système de surveillance comprenant : - des deuxièmes capteurs (22) aptes à mesurer des paramètres de fonctionnement dudit deuxième moteur, lesdits deuxièmes capteurs incluant au moins un deuxième accéléromètre apte à mesurer des vibrations dudit deuxième moteur, et - un deuxième module de surveillance des vibrations (27) apte à générer un deuxième message d'alarme en fonction d'un signal provenant dudit deuxième accéléromètre, l'unité électronique de surveillance étant apte à déterminer un état de santé dudit deuxième moteur en fonction de signaux provenant desdits deuxièmes capteurs, ledit deuxième module de surveillance des vibrations se trouvant dans ledit deuxième moteur et étant apte à envoyer ledit deuxième message d'alarme à ladite unité électronique de surveillance par une deuxième liaison numérique (24).
  6. 6. Aéronef selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel ledit premier moteur comprend une unité électronique de surveillance secondaire (16) comprenant ledit premier module de surveillance (17) et un module de conditionnement (13) apte à convertir les mesures des premiers capteurs en valeurs numériques.
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