FR2998004A1 - Systeme de consolidation de mesure de perte de charge dans un systeme de prelevement d'air d'un moteur d'aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de consolidation d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air (1) d'un moteur (39) d'aéronef, comportant : - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une première mesure courante de perte de charge (DPBAS_A) aux bornes d'un échangeur thermique dudit système de prélèvement d'air (1) ; - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une seconde mesure courante de perte de charge (DPBAS_B) aux bornes de l'échangeur thermique ; - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir des mesures courantes de température (T) et de pression (P) spécifiques au système de prélèvement d'air (1) ; - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une mesure courante de débit de prélèvement d'air (WA) en provenance de l'aéronef ; - des moyens de calcul (35) pour réaliser un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge afin de détecter une panne d'écart ; - des moyens de calcul (35) pour sélectionner en cas de détection de panne d'écart d'une mesure courante consolidée de perte de charge en utilisant lesdites mesures courantes de température et de pression et ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef pour arbitrer entre lesdites première et seconde mesures courantes de perte de charge.

Description

SYSTÈME DE CONSOLIDATION DE MESURE DE PERTE DE CHARGE DANS UN SYSTÈME DE PRÉLÈVEMENT D'AIR D'UN MOTEUR D'AÉRONEF DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la consolidation d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef permettant d'améliorer l'opérabilité et le contrôle du moteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE De façon connue, un aéronef a besoin de prélever de l'air sur au moins un moteur pour par exemple pressuriser sa cabine ou dégivrer ses ailes. Or, le prélèvement de l'air a un impact sur le pilotage du moteur et donc sur la régulation en débit de carburant. En effet, le débit d'injection du carburant doit être augmenté en cas de prélèvement d'air pour pouvoir assurer la même poussée du moteur. On notera que la régulation du débit d'injection de carburant est assurée par une boucle de régulation qui vise à s'assurer que le débit de carburant injecté dans la chambre de combustion, en phase d'accélération ou de décélération, ne dépasse pas une certaine valeur limite au-delà de laquelle un dysfonctionnement du moteur peut être rencontré. En effet, pour opérer un moteur d'aéronef et plus particulièrement son compresseur haute pression HP, on implémente une valeur seuil de protection appelée butée d'accélération. La butée d'accélération est déterminée à partir de limites portant sur le ratio C/13, du débit carburant C injecté dans la chambre de combustion sur la pression statique 13, mesurée en sortie de la chambre de combustion. Ces limites sont fixées, de façon connue en soi, pour se préserver d'un pompage en accélération et d'une extinction du moteur en décélération. Les Figs. 8A-8D représentent les variations du ratio C/P, en fonction du régime normalisé XN du compresseur selon différentes configurations.

Sur la Fig. 8A, la courbe LP représente la ligne de pompage du moteur et ZP la zone dans laquelle un risque de pompage existe. La courbe B représente la butée d'accélération et la courbe LF (en pointillés) représente la ligne de fonctionnement. La courbe TA représente une trajectoire d'accélération requise par le moteur.

Cette représentation dans le plan (C/P' XN) permet d'avoir une image du fonctionnement intrinsèque du compresseur HP grâce à des paramètres C/Pc et XN mesurables. En particulier, la butée d'accélération B traduit le pilotage et la protection du compresseur contre le pompage. Cependant, les prélèvements d'air sur le compresseur HP modifient la représentation dans le plan (C/P' XN) comme illustré sur la Fig. 8B. En effet, la Fig. 8B montre que pour maintenir la puissance, les prélèvements d'air sont compensés par plus de carburant dans la chambre de combustion, ce qui fait monter la ligne de fonctionnement LF et la ligne de pompage en C/P' En revanche, la butée d'accélération B qui est calculée en fonction du régime normalisé XN reste indépendant des prélèvements d'air. En conséquence, l'écart entre la ligne de fonctionnement LF et la butée d'accélération B se réduit proportionnellement au prélèvement d'air. Ainsi, la marge entre la ligne de fonctionnement LF et la ligne de butée B représentant la capacité du moteur à accélérer est dégradée lors des prélèvements d'air. On risque même d'avoir un dévissage sur le moteur qui peut aller jusqu'à son extinction. Il est donc nécessaire de recalculer la butée B, de façon connue en soi, pour être en concordance avec le nouvel état du compresseur engendré par le prélèvement d'air afin de conserver une bonne marge d'accélération. Toutefois, il est important de ne pas surestimer le débit d'air prélevé pour ne pas sur-corriger la butée B.

En effet, la Fig. 8C représente les différentes courbes dans le plan (C/P' XN) selon une situation de surestimation du débit d'air prélevé. Une première trajectoire d'accélération TA1 montre la limite d'accélération requise par le moteur et une deuxième trajectoire d'accélération TA2 montre la limite d'accélération engendrée par la surestimation du débit d'air. La courbe Bo représente l'ancienne butée d'accélération.

Cette figure montre que la surestimation du débit d'air conduit à une butée B d'accélération trop rehaussée pouvant entrer dans la zone de pompage ZP. Ainsi, une surestimation du débit prélevé peut conduire à une perte de la protection de pompage lors d'une accélération (courbe TA2).

Par ailleurs, la Fig. 8D montre qu'une sous-estimation du débit prélevé va dans le même sens qu'une absence de correction de la butée B. La sous-estimation du débit d'air conduit à une butée B pas suffisamment rehaussée, encore trop proche de la ligne de fonctionnement LF. Comme le moteur a besoin d'augmenter l'injection du carburant afin de maintenir le même régime moteur, on risque de faire dévisser le moteur (courbe d'accélération TA3). Ainsi, pour bien assurer le contrôle du moteur, il est important de connaître les niveaux de prélèvement d'air sur le compresseur en temps réel. On notera que dans le cadre d'un moteur pour un avion de ligne classique, les prélèvements d'air sont déterminés en fonction de l'altitude à partir des tables de consignes fournies par l'avionneur. En revanche, dans le cadre d'une nouvelle génération de moteurs et d'aéronefs, il n'est pas possible de préétablir une table de débit d'air. En effet, les nouveaux moteurs optimisent le rendement du compresseur et diminuent la consommation du carburant et cela nécessite une meilleure précision sur l'estimation du niveau de prélèvement d'air. En outre, afin d'éviter des modes de dysfonctionnement commun entre des moteurs sur un même aéronef, les données utilisées par ces types de moteurs sont de plus en plus indépendantes de celles de l'aéronef. De même, pour les nouveaux aéronefs, les besoins de prélèvement d'air pour le dégivrage se sont complexifiés et multipliées. Dans ces cas, le débit d'air prélevé sur le moteur est calculé selon un modèle analytique.

Cependant, un manque de fiabilité sur la connaissance du débit d'air prélevé peut ainsi avoir un impact sur l'opérabilité du moteur. L'objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant un procédé et un système de consolidation d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef permettant de déterminer le débit d'air prélevé avec fiabilité et donc d'améliorer l'opérabilité et le contrôle du moteur. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un procédé de consolidation en temps réel d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, comportant les étapes suivantes : - acquisition à chaque instant courant d'une première mesure courante de perte de charge aux bornes d'un échangeur thermique dudit système de prélèvement d'air; -acquisition audit instant courant d'une seconde mesure courante de perte de charge aux bornes de l'échangeur thermique ; - acquisition audit instant courant des mesures courantes de température et de pression spécifiques au système de prélèvement d'air ; - acquisition audit instant courant d'une mesure courante de débit de prélèvement d'air en provenance de l'aéronef ; - réalisation audit instant courant d'un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge pour détecter une panne d'écart ; et - sélection en cas de détection de panne d'écart d'une mesure courante consolidée de perte de charge en utilisant lesdites mesures courantes de température et de pression et ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef pour arbitrer entre lesdites première et seconde mesures courantes de perte de charge. Ainsi, ce procédé permet de localiser une panne de mesure afin de fiabiliser la mesure de perte de charge et par conséquent, permet d'optimiser la régulation de la butée d'accélération. Par ailleurs, on notera qu'on peut aussi mesurer la perte de charge aux bornes d'un dispositif déprimogène (par exemple, un venturi ou un diaphragme) positionné en amont ou en aval de l'échangeur thermique. Selon un premier mode de réalisation, l'étape de sélection de la mesure courante consolidée de perte de charge comporte : - une construction d'un modèle courant de perte de charge basé sur lesdites mesures courantes de température et de pression et de ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef ; - une comparaison entre d'une part ledit modèle courant de perte de charge et d'autre part chacune desdites première et seconde mesures courantes de perte de charge, et - la sélection de la mesure courante consolidée de perte de charge correspondant à la mesure la plus proche dudit modèle courant de perte de charge. Ceci permet d'isoler la panne sans ambiguïté et de le détecter avant de calculer le débit d'air. Avantageusement, en cas de non détection de panne d'écart, le procédé comporte une sélection d'une mesure courante consolidée de perte de charge correspondant à la moyenne desdites première et seconde mesures courantes de perte de charge.

Ceci permet d'homogénéiser la mesure de perte de charge. Avantageusement, le procédé comporte une estimation courante du débit de prélèvement d'air en fonction de la mesure courante consolidée de perte de charge et desdites mesures courantes de température et de pression. Ceci permet de calculer le débit d'air à partir des données consolidées et saines.

Selon un deuxième mode de réalisation, l'étape de sélection de la mesure courante consolidée de perte de charge comporte : - une première évaluation courante de débit d'air à partir de ladite première mesure courante de perte de charge et desdites mesures courantes de température et de pression ; - une deuxième évaluation courante de débit d'air à partir de ladite seconde mesure courante de perte de charge et desdites mesures courantes de température et de pression ; - une comparaison entre d'une part la mesure courante de débit en provenance de l'aéronef et d'autre part chacune des première et seconde évaluations courantes de débit d'air ; et - une sélection d'une estimation courante de débit d'air correspondant à l'évaluation courante la plus proche de la mesure de débit en provenance de l'aéronef, la mesure courante consolidée de perte de charge étant celle qui correspond à ladite estimation courante sélectionnée de débit d'air.

Ceci donne une autre solution d'arbitrage sans augmenter la charge de calcul. Avantageusement, en cas de non détection de panne d'écart, le procédé comporte une sélection d'une estimation courante de débit d'air correspondant à la moyenne desdites première et seconde évaluations courantes de débit d'air. L'invention vise aussi un procédé de contrôle d'un moteur d'aéronef, comportant les étapes suivantes : - détermination d'une valeur courante de débit d'air basé sur l'estimation courante de débit d'air selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ; et - ajustement d'une valeur seuil courante de débit de carburant du moteur en tenant compte de ladite valeur courante de débit d'air.

Ceci permet de réguler la butée d'accélération et d'améliorer le contrôle du moteur. Avantageusement, la détermination de la valeur courante de débit d'air comporte une première correction basée sur la soustraction d'une erreur courante de débit d'air de ladite estimation courante du débit d'air.

Ceci permet d'augmenter la précision des mesures. Avantageusement, la détermination de la valeur courante de débit d'air comporte une deuxième correction basée sur une sélection de la valeur la plus grande entre ladite valeur courante de débit d'air corrigée et une donnée courante de débit d'air minimale définie à partir des tables de débit prédéterminées.

Ceci permet d'augmenter davantage la précision et d'optimiser les mesures vis-à- vis des contraintes d'imprécision. L'invention vise également un dispositif de consolidation en temps réel d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, comportant : - des moyens d'acquisition pour acquérir une première mesure courante de perte de charge aux bornes d'un échangeur thermique dudit système de prélèvement d'air ; - des moyens d'acquisition pour acquérir une seconde mesure courante de perte de charge aux bornes de l'échangeur thermique ; - des moyens d'acquisition pour acquérir des mesures courantes de température et de pression spécifiques au système de prélèvement d'air ; - des moyens d'acquisition pour acquérir une mesure courante de débit de prélèvement d'air en provenance de l'aéronef ; - des moyens de calcul pour réaliser un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge afin de détecter une panne d'écart ; et - des moyens de calcul pour sélectionner en cas de détection de panne d'écart, une mesure courante consolidée de perte de charge en utilisant lesdites mesures courantes de température et de pression et ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef pour arbitrer entre lesdites première et seconde mesures courantes de perte de charge. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La Fig. 1 illustre de manière schématique un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, selon l'invention ; La Fig. 2 illustre de manière schématique un dispositif de consolidation en temps réel d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, selon l'invention ; La Fig. 3A illustre un schéma-bloc de consolidation en temps réel de la mesure de perte de charge, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 3B illustre un schéma-bloc de consolidation en temps réel de la mesure de perte de charge, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 4 est un schéma-bloc illustrant des étapes d'estimations en temps réel du débit d'air prélevé sur le moteur, selon différents modes de réalisation de l'invention ; La Fig. 5 est un graphique montrant les erreurs commises en fonction du débit d'air prélevé ; La Fig. 6 est un graphique montrant des corrections réalisées sur l'estimation du débit d'air, selon l'invention ; La Fig. 7 est un graphique montrant une autre correction apportée sur l'estimation du débit d'air, selon l'invention ; et Les Figs. 8A-8D représentent les variations de la butée d'accélération en fonction du régime du moteur.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le concept à la base de l'invention consiste à consolider en temps réel la mesure de débit d'air prélevé sur le moteur d'aéronef afin de bien corriger la butée d'accélération et par conséquent, d'améliorer le contrôle et la protection du moteur. La Fig. 1 illustre de manière schématique un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, selon l'invention. Le système de prélèvement d'air « BAS » (Bleed Air System) 1 est compris dans le système propulsif (moteur et nacelle) de l'aéronef et vise à prélever l'air sur le compresseur 3 haute pression HP du moteur pour le délivrer ensuite à l'aéronef ou à l'entrée du moteur.

En effet, le système de prélèvement d'air (BAS) 1 comporte un circuit 5 de distribution d'air comprenant des vannes 7a-7f, des capteurs 9a-9f, un échangeur thermique 11, et un ensemble de canaux 13 reliant des premier et deuxième ports 15a, 15b de prélèvement d'air sur le compresseur 3 HP à d'une part un système de distribution pneumatique 17 de l'aéronef et d'autre part à une nacelle antigivrage 19 du moteur. Le premier port 15a de prélèvement d'air est un port de haute pression (dit port HP) du compresseur 3 tandis que le deuxième port 15b de prélèvement d'air est un port de pression intermédiaire (dit port IP) du compresseur 3. Une première vanne 7a, dite vanne « HPV » (High Pressure Valve, ou vanne de haute pression), est montée sur une première branche (canal 13a) du circuit 5 dont l'une des extrémités est connectée au port HP du compresseur 3. Une deuxième vanne 7b, dite vanne « IPCV » (Intermediate Port Check Valve, ou vanne passive) est montée sur une deuxième branche (canal 13b) du circuit 5 dont l'une des extrémités est connectée au port IP du compresseur 3. Les autres extrémités des première 13a et deuxième 13b branches sont connectées via une troisième vanne 7c, dite vanne PRSOV (Pressure Shut Off Valve, ou vanne d'isolement de pression) à l'entrée de l'échangeur thermique 11 de pré-refroidissement « PCE » (Precooler). On notera que la vanne PRSOV 7c peut être commandée pour saturer le niveau de pression à l'interface aéronef ou pour couper la livraison d'air à l'aéronef. La sortie de l'échangeur thermique PCE 11 est connecté via une quatrième vanne 7d, dite vanne « BASOV » (Bleed Air Shut Off Valve, ou vanne de coupure de prélèvement) au système de distribution pneumatique 17 de l'aéronef. Par ailleurs, la deuxième branche 13b du circuit 5 est aussi connectée via une cinquième vanne 7e, dite vanne « NAIV » (Nacelle Anti Ice Valve, ou vanne antigivrage) à la nacelle antigivrage 19 de l'entrée du moteur. La vanne NAIV 7e est destinée à commander l'activation du dégivrage de l'entrée d'air du moteur et est surveillée par un premier capteur 9a de pression, dit capteur-PNAI. On notera que la vanne HPV 7a en conjonction avec la vanne IPCV 7b permettent de définir le port 15a, 15b de prélèvement d'air. Ainsi, lorsque la vanne HPV 7a est ouverte, l'air est prélevé sur le port 15a (port HP) et la vanne IPCV 7b est fermée par la pression. A l'inverse, lorsque la vanne HPV 7a est fermée, l'air est prélevé sur le port 15b (port IP). En outre, un deuxième capteur 9b de pression, dit capteur-PHPV, est monté sur la première branche 13a pour surveiller la vanne HPV 7a.

L'échangeur 11 thermique air/air PCE est un radiateur qui permet de réguler la température de l'air à l'interface de l'aéronef. En effet, le PCE 11 est connecté via une sixième vanne 7f « FAV » (Fan Air Valve, ou vanne d'air de la soufflante) à un autre circuit 21 d'air prélevant de l'air sur la soufflante (Fan) 23 du moteur et le rejetant sur un port de sortie 25 de la nacelle. La vanne FAV 7f permet de moduler le débit d'air prélevé sur la soufflante 23 afin de refroidir l'air dans le circuit 5 de distribution destiné à l'aéronef. En outre, d'autres capteurs sont installés dans le système 1 de prélèvement d'air (BAS) pour mesurer des grandeurs physiques spécifiques au prélèvement d'air. En particulier, une paire de troisièmes capteurs 9c de pression différentielle, dits capteurs- DPBAS sont connectés aux bornes du PCE 11 pour mesurer la perte de charge selon deux voies indépendantes. On notera que le fait de mesurer la perte de charge à l'endroit où elle est la plus grande (i.e. dans le PCE) permet d'augmenter la précision de l'estimation de débit d'air prélevé. En outre, trois capteurs de température 9d, 9e, dits capteurs-TBAS, sont montés à l'aval (i.e. à la sortie) du PCE 11 pour mesurer et surveiller la température de l'air à l'interface de l'aéronef. Finalement, un quatrième capteur de pression 9f simplex, dit capteur-PBAS, est monté aussi à l'aval du PCE 11 pour mesurer la pression à la sortie du PCE 11 et surveiller le bon fonctionnement de la vanne PRSOV 7c à l'interface de l'aéronef.

La Fig. 2 illustre de manière schématique un dispositif de consolidation en temps réel d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air d'un moteur d'aéronef, selon l'invention. La Fig. 2 illustre également le procédé de consolidation en temps réel de la mesure de perte de charge, selon l'invention. Le dispositif de consolidation 31 est un module numérique comprenant des moyens d'acquisition 33 et des moyens de calcul 35, intégré à un calculateur 37 de régulation ou de contrôle (par exemple le FADEC) d'un moteur 39 d'aéronef. Plus particulièrement, le dispositif de consolidation 31 comporte un programme d'ordinateur conforme à l'invention comprenant des instructions de code adaptées à la mise en oeuvre des étapes du procédé de consolidation selon l'invention, stocké par exemple dans une mémoire du calculateur 37 de contrôle du moteur 39. Les moyens d'acquisition 33 sont configurés pour acquérir à des instants successifs des mesures de grandeurs physiques de température, de pression et de perte de charge spécifiques au système de prélèvement d'air (BAS) 1 permettant d'estimer le débit d'air massique.

On notera que des essais expérimentaux d'étalonnage réalisé sur l'échangeur PCE 11 ont permis d'établir une formule empirique exprimant le débit massique W de prélèvement d'air en fonction de la perte de charge AP dans le PCE 11, la température T à la sortie du PCE 11 et la pression P à la sortie du PCE 11, selon la formule suivante : AP,\ T k x = AP x (1) les paramètres a et k sont des constantes expérimentales déterminées à partir des essais d'étalonnage réalisés sur l'échangeur PCE 11. La mesure de perte de charge AP ne répond à aucun besoin initial du système 1 de prélèvement d'air BAS, mais permet uniquement de mesurer le débit d'air prélevé. Néanmoins, pour les besoins de la redondance, deux capteurs 9c (capteur-DPBAS) sont installés aux bornes du PCE 11 (voir Fig. 1). Ainsi, les moyens d'acquisition 33 sont configurés pour acquérir à chaque instant courant une première mesure courante de perte de charge DPBAS_A et une seconde mesure courante de perte de charge DPBAS_B fournies par les capteurs 9c de pression différentielle montés aux bornes de l'échangeur thermique du système de prélèvement d'air 1. Les moyens d'acquisition 33 sont aussi configurés pour acquérir à chaque instant courant des mesures courantes de température T et de pression P en provenance du système 1 de prélèvement d'air (BAS). Ces mesures de température et de pression fournies par les capteurs 9d, 9e, 9f sont initialement destinées à surveiller le système 1 BAS. En outre, les moyens d'acquisition 33 sont configurés pour acquérir une mesure courante WA de débit de prélèvement d'air en provenance de l'aéronef plus particulièrement, d'un capteur ou d'un module numérique 51 de l'aéronef. On notera que la mesure de débit WA provenant de l'aéronef est non utilisable directement dans les logiques de contrôle moteur pour des raisons de fiabilité. Toutefois, conformément à l'invention, elle est utilisée comme référence pour arbitrer entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge.

Par ailleurs, le calculateur 37 est en général configuré pour analyser les entrées afin de vérifier si la mesure est non aberrante. Cette analyse peut comporter des tests de vraisemblance et d'écarts. Le test de vraisemblance est basé sur la comparaison d'une entrée à un seuil minimal et un seuil maximal pour vérifier si l'entrée se trouve dans ou hors d'une plage de vraisemblance. Le test d'écart (ou de cross-check) est réalisé entre les deux voies redondées de la mesure. Lorsque les première et seconde mesures courantes DPBAS_A et DPBAS_B de perte de charge des deux voies sont saines par rapport au test de vraisemblance, les moyens de calcul 35 réalisent un test d'écart entre elles pour détecter une panne d'écart pour détecter si l'une des deux mesures est en panne). Cependant, la détection d'une panne d'écart entre les première et seconde mesures DPBAS_A et DPBAS_B de perte de charge ne permet pas de localiser la mesure en panne. Ainsi, conformément à l'invention, les moyens de calcul 35 sont configurés pour utiliser les mesures courantes de température T et de pression P ainsi que la mesure courante de débit WA en provenance de l'aéronef afin d'arbitrer les pannes d'écart et donc de sélectionner une mesure courante consolidée de perte de charge AP. La mesure courante consolidée de perte de charge AP permet de calculer avec fiabilité le débit d'air massique W prélevé sur le moteur 39 selon la formule (1) qui à son tour, permet de réguler la butée d'accélération B et d'améliorer donc le contrôle du moteur. Avantageusement, l'arbitrage entre les première et seconde mesures DPBAS_A et DPBAS_B de perte de charge peut être réalisé avant ou après le calcul du débit d'air selon deux modes de réalisation de l'invention.

La Fig. 3A illustre un schéma-bloc de consolidation en temps réel de la mesure de perte de charge, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le bloc B1 concerne l'obtention par les moyens d'acquisition 33 des première DPBAS_A et seconde DPBAS_B mesures courantes de perte de charge, et des mesures courantes de température T et de pression P en provenance du système BAS 1 ainsi qu'une mesure courante WA de débit de prélèvement d'air en provenance du module numérique 51 de l'aéronef. Au bloc B2, on construit un modèle courant de perte de charge basé sur les mesures courantes de température T et de pression P et de la mesure courante de débit WA en provenance de l'aéronef. La perte de charge est modélisé en inversant la formule (1) de manière à exprimer une perte de charge reconstituée LIPm en fonction du débit d'air WA, de la pression P et de la température T selon la formule suivante : APA/ = -P + I P2 + 2TkWA« (2) Ainsi, au bloc B2, le modèle courant de perte de charge APA4 est calculée par les moyens de calcul 35 en fonction de la mesure courante de débit d'air WA issue de l'aéronef, de la pression P et de la température T selon la formule (2). Au bloc B3, les moyens de calcul 35 opèrent un test d'écart entre les mesures courantes de perte de charge DPBAS_A et DPBAS_B pour détecter des pannes.

Si une panne d'écart est levée (i.e. une des deux mesures est erronée), les moyens de calcul 35 comparent au bloc B4 le modèle courant de perte de charge APm à chacune des première et seconde mesures courantes DPBAS_A et DPBAS_B de perte de charge. A l'issue de la comparaison, les moyens de calcul 35 sélectionnent la mesure la plus proche du modèle courant de perte de charge LIPm. Cette mesure sélectionnée correspond alors à la mesure courante consolidée de perte de charge AP. En revanche, Si aucune panne d'écart n'est détectée (i.e. les deux mesures DPBAS sont saines), les moyens de calcul 35 sélectionnent au bloc B4 la moyenne des deux mesures courantes DPBAS_A et DPBAS_B. Dans ce cas, cette mesure sélectionnée (i.e. moyenne des DPBAS_A et DPBAS_B) correspond à la mesure courante consolidée de perte de charge AP. Ce premier mode de réalisation permet d'isoler la panne sans ambigüité en le détectant avant de calculer le débit d'air tout en utilisant une mesure de débit d'air WA en provenance de l'aéronef dont la fiabilité n'est pas garantie.

Grâce à la mesure courante consolidée de perte de charge AP, les moyens de calcul 35 déterminent une estimation courante fiable du débit de prélèvement d'air W en utilisant la formule (1). Plus particulièrement, l'estimation courante du débit de prélèvement d'air W est calculée en fonction de la mesure courante consolidée de perte de charge AP et des mesures courantes de température T et de pression P, selon la formule suivante : W = (3) Ainsi, la mesure courante consolidée de perte de charge AP permet d'évaluer la valeur du débit de prélèvement d'air W avec fiabilité ce qui minimise toute surestimation ou sous-estimation de cette valeur. Ceci permet d'optimiser la régulation de la butée B d'accélération et par conséquent d'améliorer l'opérabilité du moteur (voir Figs. 8A-8D). La Fig. 3B illustre un schéma-bloc de consolidation en temps réel de la mesure de perte de charge, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le bloc B21 concerne l'obtention par les moyens d'acquisition 33 des première DPBAS_A et seconde DPBAS_B mesures courantes de perte de charge, et des mesures courantes de température T et de pression P en provenance du système BAS 1 ainsi qu'une mesure courante WA de débit de prélèvement d'air en provenance du module numérique 51 de l'aéronef.

Au bloc B22, les moyens de calcul 35 déterminent une première évaluation courante WBAs_A de débit d'air à partir de la première mesure DPBAS_A courante de perte de charge et des mesures courantes de température T et de pression P selon la formule suivante : WBAS_A DPBAS A) (3a) P + x DPBAS A 2 T x k Au bloc B23, les moyens de calcul 35 déterminent une deuxième évaluation courante WBAsig de débit d'air à partir de la seconde mesure DPBAS_B courante de perte de charge et des mesures courantes de température T et de pression P selon la formule suivante : WHAS_B = (P +DPBAS B) x DPBAS B 2 (3b) T x k Au bloc B24, les moyens de calcul 35 opèrent un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes DPBAS_A et DPBAS_B de perte de charge pour détecter des pannes.

Si une panne d'écart est levée, les moyens de calcul 35 comparent au bloc B25 la mesure courante de débit WA en provenance de l'aéronef et chacune des première WBAS_A et seconde WBAs_B évaluations courantes de débit d'air. A l'issue de la comparaison, les moyens de calcul 35 sélectionnent l'estimation courante de débit d'air (DPBAS_A ou DPBAS_B) la plus proche de la mesure de débit WA en provenance de l'aéronef. Ici, on a directement une estimation courante consolidée W du débit d'air ainsi que la mesure courante consolidée de perte de charge [IP correspondante. En effet, la mesure courante consolidée de perte de charge AP est tout simplement celle parmi les première et seconde mesures courantes DPBAS_A et DPBAS_B qui a permis de déterminer l'estimation courante sélectionnée de débit d'air.

En revanche, si aucune panne d'écart n'est détectée, les moyens de calcul 35 sélectionnent au bloc B25 la moyenne des deux mesures DPBAS_A et DPBAS_B comme étant la mesure courante consolidée de perte de charge AP. Avantageusement, les moyens de calcul 35 sélectionnent directement la moyenne des première et seconde évaluations courantes de débit d'air comme étant l'estimation courante consolidée de débit d'air. Ce deuxième mode de réalisation permet aussi d'isoler la panne sans augmenter la charge de calcul. On notera que les deux modes de réalisation présentent pratiquement la même charge de calcul pour la détermination d'une estimation consolidée du débit d'air. Toutefois, dans le cas où la mesure de débit WA en provenance de l'aéronef est très imprécise, un arbitrage en perte de charge selon le premier mode de réalisation peut être plus avantageux que l'arbitrage en débit selon le deuxième mode de réalisation. La Fig. 4 illustre un schéma-bloc de la détermination en temps réel du débit d'air prélevé sur le moteur, selon des modes avantageux de réalisation de l'invention. Les opérations décrites par le schéma bloc sont implémentées par le dispositif de consolidation intégré dans le calculateur 37 contrôlant le moteur 39.

Le bloc B31 concerne l'acquisition par le calculateur 37, des mesures spécifiques au moteur 39 et plus particulièrement au système 1 de prélèvement d'air BAS. En général, chaque mesure est acquise par deux voies redondées du calculateur. Ainsi, les données d'entrée (bloc B31) comportent une mesure de la pression ambiante PO, une mesure de pression PBAS en aval de l'échangeur thermique PCE 11, une mesure de pression PHPV en amont du PCE 11, des mesures de pression PHP et PIP des ports d'entrées HP et IP respectivement, trois mesures indépendantes de température TBAS_A, TBAS_B et TBAS-Dispatch en aval du PCE 11, des mesures de température THP et TIP des ports d'entrées HP et IP respectivement, et deux mesures de perte de charge DPBAS_A et DPBAS_B aux bornes de l'échangeur PCE 11.

Les blocs B32-B37 visent à s'assurer de la validité des mesures. Le bloc B32 concerne la consolidation de la mesure de pression PBAS en aval du PCE 11 fournie par le capteur 9f (capteur-PBAS) utilisée dans la formule (1) pour le calcul du débit d'air. On notera qu'il n'est pas nécessaire de redonder la mesure de pression PBAS pour le seul besoin de surveillance du système 1 de prélèvement d'air BAS. Ainsi, pour limiter le coût, l'encombrement et la masse des capteurs sur le moteur 39, elle peut être redondée analytiquement selon un modèle de pression préétabli de manière connue à partir des autres mesures de pression PHPV, PHP et PIP. Au bloc B32, le calculateur 37 compare la mesure de pression PBAS au modèle de pression analytique de PBAS pour consolider la mesure. On notera par ailleurs, que la pression PBAS est une mesure relative et on lui rajoute donc la pression ambiante PO pour obtenir la mesure complète de la pression en aval du PCE 11. Ainsi, à la sortie du bloc B32, on a la mesure consolidée de la pression P qui sera utilisée pour consolider la mesure de perte de charge et pour calculer le débit de prélèvement d'air.

Le bloc B33 concerne la consolidation de la mesure de température. Pour le besoin de surveillance et de régulation en température, le système 1 de prélèvement d'air BAS comporte deux mesures indépendantes de température TBAS_A et TBAS_B, chacune d'elles étant acquise par une des deux voies du calculateur 37. Ainsi, en configuration full-up (i.e., les deux voies sont saines), il est possible d'assurer les fonctions de surveillance et de régulation de manière indépendante. Par contre, en configuration de « dispatch monovoie » une seule voie active et l'autre perdue), il devient impossible de réaliser ces deux fonctions indépendamment car la mesure reliée à la voie en panne est une mesure perdue. Ces cas imposent donc l'ajout d'une troisième mesure appelée TBAS-Dispatch (acquise par un autre calculateur), substituant la mesure non acquise par la voie perdue. La mesure TBAS étant initialement redondée, le calculateur 37 met en place une stratégie de consolidation comportant les tests de vraisemblance et d'écarts. Le calculateur 37 compare d'abord chaque mesure obtenue aux seuils minimal et maximal acceptables. Lorsque les deux mesures sont saines, le calculateur 37 vérifie que les deux mesures ne sont pas en écart entre elles. Dans le cas contraire, cela veut dire que l'une des deux mesures est erronée (voire les deux). Cependant, la détection d'un écart entre les mesures ne permet pas de localiser la mesure en panne. On utilise alors la mesure TBAS-Dispatch comme arbitre pour localiser la mesure en panne afin de se reconfigurer sur la mesure saine.

Ensuite, au bloc B34, on calcule la moyenne entre la mesure consolidée de la température en aval du PCE 11 issue du bloc B33 et la température (THP ou TIP) du port d'entrée sélectionné (port HP ou port IP). A la sortie du bloc B34, on a alors la mesure consolidée de la température T qui sera utilisée pour consolider la mesure de perte de charge et pour calculer le débit de prélèvement d'air. Les blocs B36-B37 concernent la consolidation de la mesure de perte de charge DPBAS selon le premier mode de réalisation (Fig. 3A). Ainsi, au bloc B36, on calcule la perte de charge reconstituée APm en fonction de la mesure de débit d'air WA provenant d'un module numérique 51 de l'aéronef, de la pression P issue du bloc B32 et de la température T issue du bloc B34, selon la formule (2). Au bloc B37, le calculateur 37 opère un test d'écart sur les mesures DPBAS_A et DPBAS_B pour détecter des pannes. Si aucune panne d'écart n'est levée, le calculateur 37 sélectionne la moyenne des deux mesures DPBAS_A et DPBAS_B. En revanche, si une panne d'écart est levée, le calculateur 37 sélectionne la mesure la plus proche de la perte de charge reconstituée APm. Au bloc B38, le calculateur 37 détermine une valeur courante consolidée de débit d'air en évaluant une première estimation courante W1 du débit d'air massique prélevé sur le moteur 39 d'aéronef en fonction des mesures consolidées de perte de charge AP, de pression P et de température T, selon la formule suivante : = (AP P + -2) x AP T x k (4) Avantageusement, le calculateur corrige la première estimation courante W1 du débit d'air en tenant compte des imprécisions Ep, ET, Epp, et Ek relatives aux mesures de pression, de température et de perte de charge relevées par les capteurs ainsi que de la constante expérimentale k, respectivement. En effet, la Fig. 5 montre de manière très schématique les éventuelles erreurs commises sur la mesure de débit en fonction du débit d'air prélevé. La courbe pleine Cl représente l'erreur commise sur l'estimation de débit d'air et la courbe en pointillé C2 indique la tolérance maximale permise au-delà de laquelle on entre dans la zone de pompage. Ces courbes sont données ici de manière très schématique et à titre indicatif et dépendent bien entendu des spécificités du moteur.

On notera qu'à faible débit (i.e. inférieur à environ 15kg/min), l'erreur commise sur l'estimation de débit est assez élevée et dépasse la courbe de tolérance C2. En outre, la variation de la courbe d'erreur Cl par rapport à la courbe de tolérance C2 ne permet pas d'exprimer l'erreur de mesure par une simple constante ou par une simple loi en fonction du débit. Avantageusement, au bloc B381, le calculateur exprime l'erreur courante Ew de débit en pourcentage du produit kW" et estime cette erreur Ew selon une somme quadratique des erreurs courantes individuelles relatives à chacune des mesures engendrées par leurs imprécisions Ep, ET, EAp, et Ek, selon la formule suivante : Ew = 2 EPp)2 (ET)2 (EAP e 2 v bw Ap 2 fp+Ap (5) P+- 2 '. 2 1 Il est ainsi possible d'estimer à chaque pas de temps l'erreur maximum courante susceptible d'être commise sur le produit k x W. A titre d'exemple, l'imprécision Ep sur la pression est de l'ordre de 0,3 bar ; l'imprécision ET sur la température est de l'ordre de 10K; l'imprécision Ep sur la perte de charge est de l'ordre de 0,11 psi ; et l'imprécision Ek sur la constante expérimentale k est de l'ordre de 10%. Au bloc B39, le calculateur 37 détermine une seconde estimation courante du débit d'air W2 en calculant la différence entre la première estimation courante du débit d'air W1 et l'erreur courante de débit E. Autrement dit, la valeur courante de débit d'air comporte une première correction basée sur la soustraction de l'erreur courante de débit d'air de la première estimation courante du débit d'air. Ainsi, si la première estimation courante du débit W1 est dispersée haute, la correction abaisse le débit à sa valeur nominale permettant de garantir la non surestimation de débit et donc d'assurer la protection du moteur vis-à-vis du phénomène de pompage. La Fig. 6 montre de manière très schématique les corrections réalisées sur les mesures dispersées du débit d'air. L'axe des abscisses correspond au débit réel de prélèvement d'air et l'axe des ordonnées correspond au débit de prélèvement d'air calculé selon la formule (1). Les courbes en pointillées Cl]. et C12 correspondent respectivement aux mesures dispersées hautes et basses délimitant une première zone de premières estimations W1 de débit d'air. Les courbes C13 et C14 correspondent respectivement aux mesures corrigées hautes et basses délimitant une deuxième zone des deuxièmes estimations W2 de débit d'air. Ces courbes montrent que si le débit calculé est dispersé haut, la correction abaisse le débit à une valeur nominale (courbe C13) et la protection au pompage est assurée. Toutefois, si le débit calculé est dispersé bas, la correction abaisse également le débit à une valeur sous-estimant le débit. En outre, à faible débit, l'erreur est comparable à la valeur de débit mesurée et le débit corrigé devient non nul que lorsque la mesure de débit devient supérieure à son erreur, comme illustré sur les courbes C12 et C14. Avantageusement, afin de tenir compte des faibles débits et de limiter l'impact de la sous-estimation du débit, la valeur courante de débit d'air comporte une deuxième correction basée sur une comparaison de la seconde estimation courante W2 du débit d'air à une donnée courante de débit d'air minimale en provenance du module 51 de l'aéronef. La donnée courante de débit d'air minimale est définie à partir des tables de débit prédéterminées en relation avec la climatisation de la cabine ECS (Environnemental Control System). Les tables de débit sont des configurations prédéterminées par l'avionneur qui expriment des consignes de débit de prélèvement d'air ECS pour la cabine de l'aéronef en fonction de l'altitude. Ces tables ne prennent en compte que le débit d'air prélevé pour la cabine et correspondent donc à des données de débit d'air minimal. Ainsi, selon la commande (bloc B511) opérée dans le cockpit par un pilote de l'aéronef, le bloc B512 détermine la configuration de prélèvement d'air en fonction de l'altitude et fournit donc la donnée courante de débit d'air minimale.

Au bloc B40, le calculateur 37 détermine une troisième estimation courante W3 du débit d'air en sélectionnant la valeur la plus grande entre la seconde estimation courante W2 du débit d'air issue du bloc B39 et la donnée courante de débit d'air minimale WEcs issue du bloc B512 définie à partir des tables de débit et de la commande (bloc B511) du pilote. La Fig. 7 montre de manière très schématique la correction apportée par la troisième estimation de débit lorsque le débit calculé est dispersé bas. Les courbes C13 et C14 sont les mêmes que celles de la Fig. 6 et représentent donc les mesures corrigées hautes (courbe nominale) et basses à l'issue du bloc B39. La courbe C15 représente la nouvelle correction apportée aux mesures corrigées basses C14 délimitant la troisième estimation de débit d'air. On remarque qu'à faible débit la courbe C15 est proche par des valeurs inférieures à la courbe nominale C13. En effet, il peut y avoir des imprécisions sur la régulation de débit fourni par les tables prédéterminées et de plus, le débit réel peut comprendre le débit d'air nacelle antigivrage WAI non pris en compte par ces tables. Avantageusement, la valeur courante de débit d'air comporte une troisième correction qui tient compte du débit d'air nacelle. Ainsi, le calculateur 37 évalue au bloc B41, une quatrième estimation courante W4 du débit d'air en augmentant la troisième estimation courante W3 du débit d'air par une valeur courante supplémentaire WAL4i du débit d'air nacelle antigivrage prélevé sur le moteur 39. L'estimation de la valeur courante supplémentaire WNA1 est basée sur la perméabilité de la nacelle antigivrage NAI 19 et la régulation du débit de la nacelle antigivrage NAI 19 par une saturation en pression effectuée par la vanne NAIV 7e (voir Fig. 1). La présente invention vise aussi à ajuster la valeur seuil courante de débit de carburant (ou butée d'accélération B) du moteur en tenant compte de la valeur courante de débit d'air. La détermination de la valeur courante de débit d'air peut être basée sur la première WD la seconde W2, la troisième W3 ou la quatrième W4 estimation courante du débit d'air. Le choix entre les différentes estimations de débit d'air peut résulter d'un compromis entre simplicité et optimisation de l'ajustement de la butée d'accélération.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de consolidation d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air (1) d'un moteur (39) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - acquisition d'une première mesure courante de perte de charge (DPBAS_A) aux bornes d'un échangeur thermique (11) dudit système de prélèvement d'air (1) ; - acquisition d'une seconde mesure courante de perte de charge (DPBAS_B) aux bornes de l'échangeur thermique (11) ; - acquisition des mesures courantes de température (T) et de pression (P) spécifiques au système de prélèvement d'air (1) ; - acquisition d'une mesure courante de débit de prélèvement d'air (WA) en provenance de l'aéronef ; - réalisation d'un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge pour détecter une panne d'écart ; et - sélection en cas de détection de panne d'écart d'une mesure courante consolidée de perte de charge (AP) en utilisant lesdites mesures courantes de température et de pression et ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef pour arbitrer entre lesdites première et seconde mesures courantes de perte de charge.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de sélection de la mesure courante consolidée (AP) de perte de charge comporte : - une construction d'un modèle courant de perte de charge (APm) basé sur lesdites mesures courantes de température et de pression et de ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef ; - une comparaison entre d'une part ledit modèle courant de perte de charge (APA,f) et d'autre part chacune desdites première et seconde mesures courantes (DPBAS_A, DPBAS_B) de perte de charge, et - une sélection de la mesure courante consolidée de perte de charge correspondant à la mesure la plus proche dudit modèle courant de perte de charge.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en cas de non détection de panne d'écart, le procédé comporte une sélection d'une mesure courante consolidée (ZIP) de perte de charge correspondant à la moyenne desdites première et seconde mesures courantes (DPBAS_A, DPBAS_B) de perte de charge.
4. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une estimation courante du débit de prélèvement d'air (W) en fonction de la mesure courante consolidée de perte de charge et desdites mesures courantes de température et de pression.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de sélection de la mesure courante consolidée de perte de charge comporte : - une première évaluation courante (WBAS_A) de débit d'air à partir de ladite première mesure courante de perte de charge (DPBAS_A) et desdites mesures courantes de température (T) et de pression (P) ; - une deuxième évaluation courante (WBAS B) de débit d'air à partir de ladite seconde mesure courante de perte de charge (DPBAS_B) et desdites mesures courantes de température (T) et de pression (P) ; - une comparaison entre d'une part la mesure courante de débit (WA) en provenance de l'aéronef et d'autre part chacune des première et seconde évaluations courantes de débit d'air ; - une sélection d'une estimation courante (W) de débit d'air correspondant à l'évaluation courante la plus proche de la mesure de débit en provenance de l'aéronef, la mesure courante consolidée (AP) de perte de charge étant celle qui correspond à ladite estimation courante sélectionnée de débit d'air.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en cas de non détection de panne d'écart il comporte une sélection d'une estimation courante de débit d'aircorrespondant à la moyenne desdites première et seconde évaluations courantes (WBAS_A, WBAS_B) de débit d'air.
7. 7. Procédé de contrôle d'un moteur d'aéronef comportant un procédé de 5 consolidation d'une mesure de perte de charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détermination d'une valeur courante de débit d'air basé sur une estimation courante de débit d'air ; et - ajustement d'une valeur seuil courante de débit de carburant du moteur en 10 tenant compte de ladite valeur courante de débit d'air.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la détermination de la valeur courante de débit d'air comporte une première correction basée sur la soustraction d'une erreur courante de débit d'air de ladite estimation courante du débit 15 d'air.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la détermination de la valeur courante de débit d'air comporte une deuxième correction basée sur une sélection de la valeur la plus grande entre ladite valeur courante de débit d'air corrigée et une 20 donnée courante de débit d'air minimale définie à partir des tables de débit prédéterminées.
10. 10. Dispositif de consolidation d'une mesure de perte de charge dans un système de prélèvement d'air (1) d'un moteur (39) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : 25 - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une première mesure courante de perte de charge (DPBAS_A) aux bornes d'un échangeur thermique (11) dudit système de prélèvement d'air (1); - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une seconde mesure courante de perte de charge (DPBAS_B) aux bornes de l'échangeur thermique (11) ;- des moyens d'acquisition (33) pour acquérir des mesures courantes de température (T) et de pression (P) spécifiques au système de prélèvement d'air (1) ; - des moyens d'acquisition (33) pour acquérir une mesure courante de débit de prélèvement d'air (WA) en provenance de l'aéronef; - des moyens de calcul (35) pour réaliser un test d'écart entre les première et seconde mesures courantes de perte de charge afin de détecter une panne d'écart ; et - des moyens de calcul (35) pour sélectionner en cas de détection de panne d'écart une mesure courante consolidée de perte de charge en utilisant lesdites mesures courantes de température et de pression et ladite mesure courante de débit en provenance de l'aéronef pour arbitrer entre lesdites première et seconde mesures courantes de perte de charge.