FR3038740A1 - Dispositif et procede pour surveiller l'etat d'un servomoteur dans un aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur une surveillance de l'état d'un servomoteur dans un aéronef. Celle-ci comprend une unité de processeur pour le traitement de données et pour faire fonctionner un modèle de système du servomoteur (30), au moins un capteur (151, 152, 153, 154, 155, 156) pour l'obtention d'une valeur de réglage du servomoteur (30) et une unité de mémoire (54) dans laquelle des données caractéristiques du servomoteur (30) sont stockées. L'unité de processeur est conçue pour effectuer une surveillance d'état sur la base du modèle de système, en référence à la valeur de réglage du servomoteur (30) et aux données caractéristiques provenant de l'unité de mémoire (54). De préférence, l'unité de processeur est identique à l'unité de processeur d'une électronique de commande (50) du servomoteur (30).

Description

SURVEILLANCE DE L'ETAT D’UN SERVOMOTEUR DANS UN AERONEF

[0001] La présente invention concerne un dispositif pour la surveillance de l’état d’un servomoteur dans un aéronef ainsi qu’un procédé correspondant.

[0002] Le but d’une surveillance de l’état de composants dans un aéronef, souvent appelée en anglais «Health Monitoring» (littéralement: surveillance de la santé), est d’obtenir à tout moment des informations concernant l’intégrité structurelle, la durée de vie restante ou d’autres informations concernant la sécurité. Il est alors d’un intérêt fondamental de pouvoir prévoir la défaillance d’un composant dans un aéronef afin de pouvoir prendre des contre-mesures avant que le dommage n’arrive. Le but de la surveillance d’état (en anglais : health monitoring) est alors d’obtenir l’état actuel des systèmes surveillés, par exemple d’un servomoteur, afin de pouvoir effectuer une coordination des tâches de maintenance pour l’aéronef et pour ne pas laisser survenir des défaillances critiques pour la sécurité.

[0003] Des méthodes de surveillance d’état traditionnelles dans le domaine de l’aviation concernent la cellule de l’avion ou l’intégrité structurelle d’un train d’atterrissage. Les méthodes appliquées ici pour la surveillance de composantes de la structure, qui sont basées sur la mécanique des ruptures, ont été examinées en détails dans l’état de la technique et constituent la pratique courante dans la surveillance d’état d’une cellule d’avion et d’un train d’atterrissage. Il est à noter que la conception des éléments surveillés ici, tels que par exemple la cellule d’avion, inclue une tolérance d’erreur. Lorsqu’une fissure dans une cellule d’avion apparaît, la progression de cette fissure est d’abord surveillée et, par la suite, des mesures limitant les dégâts sont prises.

[0004] Une surveillance d’état pour un train d’atterrissage d’un avion est connue du document EP 1815224 A1. De manière similaire à l’état de la technique discuté ci-avant, la surveillance d’état concerne en grande partie l’intégrité structurelle de grands composants.

[0005] Pour déterminer l’intégrité structurelle de grands composants, on mesure en général le comportement oscillatoire des composants et les données obtenues sont transformées dans le domaine des fréquences. Ensuite, on recherche, à l’aide d’un filtre, de manière optimale à l’aide d’un filtre « Matched Filter», c’est-à-dire un filtre adapté, ou d’un filtre de Kalman, un comportement oscillatoire qui est typique pour un composant endommagé ou affaibli dans sa structure. Pour ce filtrage ciblé, il est cependant important de savoir quel est l'aspect, dans le domaine des fréquences, de la forme de base du signal recherché, afin que le filtre adapté à cela puisse détecter la forme de signal recherchée. Cette connaissance ne peut être obtenue que par un grand nombre de séries d’essais sans destruction et avec destruction des composants à examiner de l’avion. En plus de ces nombreuses données, l’expérience avec le fonctionnement de composants similaires et l’expérience avec le composant proprement dit y contribuent de manière significative. A partir de cela, il est nécessaire que le composant à examiner soit disponible suffisamment long temps en avance afin qu'il reste assez de temps pour effectuer les séries d'essais.

[0006] Comme exposé, la base de données pour un tel procédé est très grande, si bien que le besoin en capacité de mémoire pour cela est immense. En outre, la capacité de mémoire nécessaire est augmentée encore plus par l’enregistrement en temps réel d’une multitude de capteurs non définis ici en détails (par exemple un capteur de vibrations). De même, l’investissement matériel pour la communication entre les moyens d’obtention de données au capteur et une unité de mémoire sont significatif, si bien qu’une sensibilité accrue aux turbulences et aux défaillances, en plus de coûts d’analyses, d’acquisition, de fonctionnement et d’entretien, contribuent à une réduction de la sécurité totale et/ou à une réduction de la disponibilité du système.

[0007] Comme déjà indiqué plus haut, ce qui est désavantageux dans l’état de la technique, est qu’il est nécessaire de constituer, préalablement à la surveillance d’état, une base de données particulièrement grande et complexe à produire, puisque ce n’est que de cette manière que la forme du signal d’une erreur ou d’une erreur sur le point de se produire, peut être reconnue. Partant de cela, il est inadmissible de transposer l’application des systèmes traditionnellement utilisés à des composants moins essentiels d’un aéronef. Cela ferait augmenter sensiblement les coûts de développement d’un avion ou du développement d’un composant d’un aéronef et augmenterait en même temps le poids de l’aéronef, puisque les composants nécessaires à la surveillance d’état traditionnelle devraient y être intégrés en plus.

[0008] Le but de la présente invention est de prévoir une surveillance d’état pour une unité physique d’actionnement, telle qu’un servomoteur pour un aéronef, qui surmonte les désavantages décrits plus haut. Fait également objet de la présente invention, un procédé pour la mise en œuvre de la surveillance d’état.

[0009] Comme domaine d’application pour la surveillance d’état selon l’invention, il y a la commande primaire de vol d’un aéronef, à savoir les gouvernes de profondeur, d’aileron, de direction, des déflecteurs de roulis, des déporteurs sol, les ajustements du rotor principal et/ou du rotor arrière. En outre, l’invention peut être appliquée dans des systèmes hypersustentateurs des volets. Un autre domaine supplémentaire d’application de la présente invention est l’actionnement d’un stabilisateur horizontal pour le lestage, le réglage d’entrée d’air d’appareils de climatisation ou de réacteurs d’avion, la commande de tubulures de réservoirs, l’actionnement de portes cargo et/ou d'autres électroniques de commande, de communication et de puissance.

[0010] La présente invention est mise en œuvre par un dispositif pour la surveillance de l’état d’un servomoteur dans un aéronef, lequel dispositif comprend une unité de processeur pour le traitement de données et pour faire fonctionner un modèle de système du servomoteur, au moins un capteur pour l’obtention d’une valeur de réglage du servomoteur et une unité de mémoire dans laquelle des données caractéristiques du servomoteur sont stockées. De plus, l'unité de processeur est conçue pour effectuer une surveillance d’état sur la base du modèle de système, en référence à la valeur de réglage du servomoteur et aux données caractéristiques provenant de l’unité de mémoire.

[0011] La combinaison d’un modèle de système avec la référence à la valeur de réglage du servomoteur et aux données caractéristiques provenant de l’unité de mémoire permet, au sujet d’un servomoteur, de déterminer de manière simple la durée de vie effectivement restante, l'investissement à venir en maintenance, ou les mesures à prendre immédiatement, pour des pilotes, des hôtesses de l’air, du personnel de maintenance, la compagnie d’aviation et/ou le bureau d’homologation.

[0012] Comme déjà dit, un servomoteur est un système physique d’actionnement qui est conçu pour prendre en charge différentes fonctions dans un aéronef. Ainsi, par exemple, un servomoteur est utilisé dans la commande primaire de vol, par exemple pour le changement de position des gouvernes de profondeur, ou pour le positionnement d’un système hypersustentateur, par exemple des becs d’attaque ou des volets. Un modèle de système du servomoteur peut être un observateur (par exemple Lüneburg), un filtre (par exemple Kalman) ou un modèle de simulation (par exemple Simulink), qui décrit ou calcule le comportement du servomoteur sous différentes conditions. Il est clair que ce modèle de système peut être fait fonctionner de manière virtuelle à l’aide de l’unité de processeur.

[0013] La valeur de réglage du servomoteur est fournie par un capteur. Ce capteur peut être par exemple un capteur de température d’huile, un capteur de pression d’huile, un capteur de qualité d’huile, un capteur de vibrations, un capteur de bruit de structure, ou un autre capteur non spécifié en détails. Les valeurs caractéristiques qui sont stockées dans l’unité de mémoire, décrivent de préférence des caractéristiques structurelles et des limites du servomoteur, qui ont été obtenues de préférence pendant la phase de conception du servomoteur.

[0014] Par la combinaison des résultats du modèle de système, du signal existant provenant d’un capteur (valeur de réglage) et des valeurs caractéristiques, la surveillance d’état obtient une surveillance efficace de l’état qui se passe de connaissances préalables spécifiques du vieillissement réel du servomoteur.

[0015] De manière avantageuse, la conception de la surveillance d’état se compose principalement de valeurs de réglage et de la surveillance classique, de modèles de simulation qui sont disponibles à partir du processus d’homologation de l’appareil, des données publiquement disponibles concernant les matières, des preuves de résistance qui sont disponibles à partir du processus d’homologation de l’appareil et d’analyses de sécurité et de fiabilité également disponibles à partir de l’homologation de l’appareil.

[0016] Puisque ces composantes sont réalisées indépendamment de la surveillance d’état proprement dite et ne sont notamment pas réalisées non plus expressément pour celles-ci, l’effort supplémentaire de la surveillance d’état selon l’invention ne consiste qu’en une combinaison et adaptation correctes de ces différents éléments. La surveillance d’état selon l’invention rend ainsi possible de déterminer de manière simple la durée de vie réellement restante, l’investissement à venir en maintenance, ou les mesures à prendre immédiatement, au vu de l’état du servomoteur, sans les séries d’essais spécifiquement nécessaires selon l’état de la technique.

[0017] Selon une autre caractéristique avantageuse de l’invention, l’unité de processeur pour la mise en œuvre de la surveillance d’état est l’unité de processeur d’une électronique de commande du servomoteur. Elle est conçue en outre pour effectuer la commande du servomoteur. Cela signifie que l’unité de processeur effectue, outre la surveillance d’état, en même temps l’asservissement (la commande) du servomoteur.

[0018] Cette conception a l’avantage que, dans un état particulier de la surveillance d’état qui nécessite une intervention d’une électronique de commande, le temps de réaction pour effectuer la commande demandée est particulièrement court. Ceci est dû au fait que l’unité de processeur de l’électronique de commande du servomoteur est en même temps l’unité de processeur pour la mise en œuvre de la surveillance d’état. Un autre avantage de cette caractéristique est qu’aucun autre composant n’est nécessaire pour la mise en œuvre de la surveillance d’état. En outre, sur la base de cette caractéristique, la surveillance d’état peut être alimentée directement par des signaux provenant de la régulation propre à l’entraînement et elle peut également recourir à des signaux provenant de la communication avec des ordinateurs supérieurs (ordinateur de vol ou ordinateur de maintenance) ou avec des servomoteürs mis en parallèle, sans prévoir des composants supplémentaires. Partant de cela, il est considéré comme avantageux de mettre en œuvre l’algorithme de la surveillance d’état avec l’unité de processeur qui est également l’unité de processeur de l’électronique de commande du servomoteur.

[0019] Ainsi, l’unité de processeur est conçue pour recevoir des signaux provenant d’une régulation propre à l’entraînement du servomoteur, d’une communication avec un ordinateur hiérarchiquement supérieur tel un ordinateur de vol, et/ou avec un servomoteur mis en parallèle.

[0020] Selon une autre modification avantageuse de l’invention, les données caractéristiques stockées dans l’unité de mémoire sont des données issues d’analyses de résistance, de sécurité et/ou de fiabilité du servomoteur (30) qui sont connues de préférence de la phase de conception du servomoteur (30).

[0021] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de processeur est conçue pour effectuer la surveillance d’état avec le but d’analyser les données existantes sous l’aspect d’un état de fonctionnement et d’une sécurité de fonctionnement du servomoteur. Ces données sont connues de préférence de la phase de conception du servomoteur. Elles n’ont pas été compilées expressément pour la surveillance d’état. Ainsi, les valeurs caractéristiques ne peuvent consister qu’en des données qui n’ont pas été engendrées expressément aux fins de la surveillance d'état. De ce point de vue, il n'est pas nécessaire pour la génération des valeurs caractéristiques d’effectuer un grand nombre de séries d’essais sans ou avec destruction, tel que cela est par-contre traditionnellement nécessaire pour la surveillance d’état de composants dans des aéronefs.

[0022] De manière également avantageuse, l’unité de processeur est conçue pour effectuer la surveillance d’état avec le but d’analyser les données existantes sous l’aspect d’un état de fonctionnement et d’une sécurité de fonctionnement et pour déterminer ie besoin en mesures de maintenance, mesures d’entretien, remplacement de composantes et/ou remplacement d’appareil. L’unité de processeur est également conçue pour transmettre des informations correspondantes à des instances supérieures dont le récepteur peut varier selon l’urgence d’une action à mettre en œuvre. Ainsi, selon la durée de vie réellement restante, une mesure immédiate peut être raisonnable pour le pifote de l'aéronef, un accompagnateur (une hôtesse de l’air) de l’aéronef, pour le personnel de maintenance, pour une compagnie aérienne et/oü un bureau d’homologation.

[0023] Egalement de préférence, l’unité de processeur est conçue pour saisir au moins un signal en temps réel pour la commande d’un servomoteur ou pour obtenir une valeur de réglage d’un servomoteur et pour le transformer en un nombre déterminé de valeurs caractéristiques, le nombre de données du signal en temps réel étant de préférence supérieur au nombre de données des valeurs caractéristiques. En outre, l’unité de processeur est conçue pour stocker les valeurs caractéristiques dans l’unité de mémoire pour une transmission, un traitement et/ou une exploitation ultérieures.

[0024] L’unité de processeur est donc conçue pour saisir un signal en temps réel et d’extraire de ce signal en temps réel, ou d’en calculer, une ou plusieurs valeurs -caractéristiques. Il est alors effectué une réduction des données du signal en temps réel vers la (ou les) valeur(s) caractéristique(s). Cette préparation préalable pour obtenir les valeurs caractéristiques à partir du signal en temps réel est ensuite stockée dans l’unité de mémoire pour une transmission, un nouveau traitement et/ou une exploitation ultérieures.

De préférence, l’unité de mémoire est une mémoire permanente, de manière particulièrement une mémoire permanente très petite.

[0025] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, il est proposé que l’unité de mémoire soit en même temps aussi une unité de mémoire pour une électronique de commande du servomoteur. Par cela, une unité de mémoire distincte pour la surveillance d’état est inutile si bien que le nombre total de composants pour la surveillance d’état est encore davantage réduit.

[0026] Avantageusement, dans l’unité de mémoire sont également stockées des valeurs de référence pour les valeurs caractéristiques, l’unité de processeur étant également conçue pour comparer une des valeurs caractéristiques avec sa valeur de référence associée. De préférence, les valeurs de référence sont engendrées au cours d’un processus d’homologation du servomoteur, si bien que des séries d’essais ne soient pas spécifiquement nécessaire pour la surveillance d’état.

[0027] Par la comparaison des valeurs de référence stockées dans l’unité de mémoire, avec les valeurs caractéristiques extraites du signal en temps réel, l’état de fonctionnement actuel du servomoteur et la dérive du servomoteur d’une plage normale est facile à reconnaître. Et puisque, de plus, selon un mode de réalisation avantageux, les valeurs de référence sont obtenues au cours de la procédure d’homologation du servomoteur, il n’en résulte pas d’effort supplémentaire pour la génération de ces données.

[0028] De manière avantageuse, l’unité de processeur est conçue pour effectuer la surveillance d’état de manière telle qu’il en résulte une conclusion concernant sur la durée de vie restante et l’état du servomoteur.

[0029] Comme indiqué plus haut en davantage de détails, cette possibilité de conclusion résulte de la combinaison du modèle de système, d’un signal existant d’une valeur de réglage ainsi que des valeurs caractéristiques du servomoteur.

[0030] Par la prédiction de la durée de vie encore restante et par l’estimation de l’état du servomoteur, les intervalles de maintenance et de remplacement normalement choisis de manière traditionnelle, peuvent être augmentés ou être liés à un état déterminé particulier.

[0031] Avantageusement, le dispositif selon l’invention est conçu pour ne pas transmettre en temps réel des conclusions de la surveillance d’état à une instance supérieure telle un ordinateur de maintenance ou le personnel de l'aéronef, si bien que des interfaces existantes d’une électronique de commande du servomoteur puissent être utilisées pour la transmission d’informations.

[0032] Ainsi, des lignes de communication uniquement nécessaires pour la surveillance d’état peuvent être omises.

[0033] En outre, il peut être avantageux pour le dispositif selon l’invention qu'il comprend en outre au moins un capteur supplémentaire qui engendre des données uniquement pour la surveillance d’état, ledit au moins un capteur supplémentaire étant de préférence un capteur de bruit de structure, un capteur de vibrations, un capteur de pression d’huile, un capteur de qualité d’huile et/ou un capteur de température d’huile.

[0034] Est également avantageux que l’alimentation en énergie dudit au moins un capteur supplémentaire est effectuée par transformation de vibrations d’appareil et/ou de chaleur.

[0035] Grâce à cela, il est particulièrement facile de réaliser la disposition d’un tel capteur supplémentaire, puisque, en cas d’une communication sans fil avec l’unité de processeur, aucune liaison filaire n’est nécessaire pour la communication ni pour l’alimentation en énergie.

[0036] En outre, la présente invention concerne un procédé pour la surveillance de l’état d’un servomoteur dans un aéronef à l’aide d’un dispositif selon l’un des modes de réalisation décrits ci-avant, le procédé comprenant les étapes : obtenir des valeurs de réglage, des valeurs de consigne et/ou des valeurs d’état à partir de la commande ou de la régulation d'une commande d’entraînement du servomoteur, réduire des valeurs de réglage, des valeurs de consigne et/ou des valeurs d'état à des valeurs caractéristiques pour des analyses de dommages, de fatigue et/ou d’usure, utiliser ces valeurs caractéristiques pour déterminer l’état du servomoteur et conclure à partir de l’état déterminé du servomoteur sur une action nécessaire de maintenance et/ou d’entretien.

[0037] De préférence, l’analyse de dommages, de fatigue et/ou d’usure est effectuée à l’aide de données de référence de l’analyse respective. Ces données de référence sont choisies en fonction des caractéristiques d’état des alentours [0038] De préférence, une ou plusieurs des étapes sont effectuées à l’extérieur du dispositif, par exemple dans un ordinateur de vol ou un ordinateur de maintenance de l’aéronef.

[0039] Dans ce contexte, une unité peut effectuer une étape de procédé de plusieurs servomoteurs.

[0040] Selon une autre modification de l'invention, le procédé obtient en outre une surveillance d’état de la commande de vol entière autour d’un axe de vol ou d’une direction de mouvement suivant l’axe longitudinal, l’axe transversal et/ou l’axe vertical.

[0041] Dans ce qui suit, la présente invention est décrite en davantage de détails en référence à des exemples de réalisation représentés sur les figures. Il y est représenté :

Figure 1 : un schéma général des servomoteurs à surveiller dans un avion ainsi que leur interconnexion,

Figure 2 : une conception de système de la surveillance d’état de servomoteurs dans l’avion,

Figure 3 : les interfaces de la surveillance d’état d’un servomoteur commandé par des servovalves (EHSA),

Figure 4 : les -interfaces de la surveillance d’état d’un servomoteur électromécanique linéaire,

Figure 5 : les interfaces de la surveillance d’état d’un servomoteur électro hydrostatique (EHA),

Figure6 : les interfaces de la surveillance d’état d’un entraînement électrique pour un système d’hypersustentateur (E-PCU) et

Figure 7 : un organigramme pour la mise en oeuvre de la surveillance d’état selon l’invention.

[0042] La figure 1 représente un avion en une vue latérale et en une vue d’en haut dans laquelle les différents servomoteurs (1 à 12) et leur interconnexion avec un ordinateur de vol 13 et/ou un ordinateur de maintenance 14 sont montrés. Dans la vue latérale de l’avion, plusieurs servomoteurs différents sont pourvus de numéros de référence. On reconnaît l’entrée d'air et la sortie d’air 10 au réacteur d’avion, des volets d’air dynamique 9 du système de climatisation, une porte cargo 11 avec verrouillage, un dispositif de ravitaillement 12, un lestage 8 des stabilisateurs horizontaux et la gouverne de direction 3.

[0043] Sur la vue de l'avion disposée en dessous, sur laquelle on regarde sur l'avion par au-dessus, d’autres servomoteurs sont pourvus de numéros de référence. De plus, on reconnaît, à titre d’exemple, quelques liaisons des différents servomoteurs vers l’ordinateur de vol 13. Pour des raisons de clarté de la représentation, les liaisons des servomoteurs vers l’ordinateur de maintenance 14, qui peut être prévu en option, ne sont pas montées entièrement. Ainsi, on reconnaît par exemple le module d’alimentation de puissance 15, un servomoteur au bec de bord d’attaque 6, un spoiler de base 5, un spoiler multifonctions 4, l’aileron 2, les volets 7, un mécanisme de pliage d’aile 16 avec verrouillage et la gouverne de profondeur 1. Pour une meilleure orientation, une définition des axes est donnée dans la zone inférieure de droite de la figure 1. La flèche portant le numéro de référence 27 décrit l’étendue de l’axe longitudinal, la flèche portant le numéro de référence 29 décrit l’étendue de l’axe transversal et la flèche s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal et à l’axe transversal, qui porte le numéro de référence 28, décrit l’axe vertical pour la partie inférieure de la représentation.

[0044] On reconnaît ainsi à l’aide de la représentation sur la figure 1 qu’il y a une pluralité de servomoteurs différents dans un avion. Cëüx-ci peuvent produire des effets différents sur la stabilité et les caractéristiques de vol d'un avion et peuvent avoir des applications dans une large gamme qui va de fonctions essentielles pour la sécurité jusqu’à des fonctions moins importantes pour la sécurité.

[0045] La figure 2 représente une architecture de système dans la surveillance d’état de servomoteurs 30 dans l’avion. La figure est divisée en gros en trois parties, si bien que celle-ci comprend une partie gauche, une partie centrale et une partie droite. Dans la partie gauche sont divulgués différents servomoteurs 30 qui peuvent communiquer soit directement soit via un module d’alimentation de puissance 15 qui est disposé dans la partie centrale de la figure, avec un ordinateur de vol 13 et/ou avec un ordinateur de maintenance 14. L’ordinateur de vol 13, ou respectivement l’ordinateur de maintenance 14, est disposé dans la partie droite de la figure. La conception de base desdits plusieurs servomoteurs 30 représentés dans la partie gauche de la figure ne varie pas ou seulement à peine les uns des autres en ce qui concerne les composantes principales de celle-ci.

[0046] On reconnaît que chaque servomoteur 30 comprend un ensemble de capteurs 100 qui communiquent avec une électronique de commande 50 ou respectivement avec une surveillance d’état 53 installée sur celle-ci.

[0047] La communication du servomoteur 30 peut être effectuée directement avec l’ordinateur de maintenance 14, l’ordinateur de vol 13 ou un module d’alimentation de puissance 15 inséré entre l’ordinateur de vol 13 et/ou l’ordinateur de maintenance 14. De plus, une communication directe de quelques servomoteurs les uns avec les autres est possible, comme cela est représenté sur la partie supérieure gauche de la figure. En outre, l'ordinateur de vol 13, l’ordinateur de maintenance 14 ainsi que le module d’alimentation de puissance 15 et le servomoteur 30 comprennent une interface 24 pour l’accès aux données et l’utilisation de données de l’unité respective. Comme servomoteurs, toutes les unités d’actionnement physiques représentées en référence à la figure 1 peuvent être utilisées. En outre, il est clair, pour l’homme du métier, qu’il y a une pluralité d’autres servomoteurs dans un aéronef qui sont aptes à être utilisés pour la mise en oeuvre de l’invention et sont compris dans celle-ci.

[0048] La figure 3 représente un dispositif selon l’invention pour la surveillance d’état d’un servomoteur, à l’aide d’un exemple d’une servovalve électrohydraulique avec une électronique de commande correspondante et des capteurs.

[0049] Le servomoteur 30 est relié à une alimentation d’hydraulique 20, une alimentation électrique 19, l’ordihateur de vol 13, l’ordinateur de maintenance 14 et à une interface 24 pour l’accès aux données et l’utilisation de données. De plus, le servomoteur 30 comprend une électronique de commande 50 et une électrohydraulique 70.

[0050] L’électronique de commande 50 comprend en outre une électronique de puissance, une régulation d’entraînement 52 du servomoteur et une surveillance d’état 53. L’électronique . de puissance 51 comprend un capteur de température 112 de l’électronique, un capteur de courant de sortie 111 et une unité de signaux de retour 103 des servovalves. De plus, l’électronique de puissance 51 reçoit des signaux de la régulation d’entraînement 52.

[0051] La régulation d’entraînement 52 reçoit des signaux des capteurs de courant de sortie 111 de l’électronique de puissance 51 et des données de l’unité de signaux de retour 103 des servovalves et des retours des groupes poussoirs 104. En outre, la régulation d’entraînement reçoit de consignes de régulation d’un vérin hydraulique 71 provenant d’un capteur de position 101 du servomoteur et provenant d’un capteur de charge 102.

[0052] De plus, la régulation d’entraînement 52 est reliée à la surveillance d’état 53 via une ligne de communication bidirectionnelle.

[0053] La surveillance d’état 53 comprend une unité de mémoire 54 qui est réalisée de préférence comme mémoire permanente, et reçoit une pluralité de signaux de l’électronique de puissance 51, de la régulation d’entraînement 52 et de l’électrohydraulique 70. Ainsi, la surveillance d’état 53 reçoit un signal des capteurs de température 112 de l’électronique, un signal des capteurs de courant de sortie 111, les valeurs d’état 55 de la régulation ainsi qu’une multitude de signaux de capteurs de l’électrohydraulique 70.

[0054] On reconnaît que la surveillance d’état 53 est incorporée dans l’électronique de commande 50. L’électrohydraulique 70 reçoit des signaux de l‘électronique de puissance 51 pour la transformation des valeurs de consigne correspondantes. L’hydraulique 70 comprend un capteur de qualité d’huile 153, un capteur de pression d’huile 152, un capteur de température d’huile 151, d’autres capteurs 156, un capteur de bruit de structure 155 et un capteur de vibrations 154. En plus, l’hydraulique 70 comprend en outre une unité de mémoire 54 qui comprend une liaison de communication bidirectionnelle avec la surveillance d’état 53, En plus, l'hydraulique 70 comprend une servovalve 74, une valve de commutation 73, un groupe poussoir 72 avec un dispositif de signaux de retour 104 du groupe poussoir, un frein 78 et un vérin 71 qui comprend un capteur de position 101 et un capteur de charge 102.

[0055] On reconnaît que la surveillance d'état est apte à être mise en oeuvre sur la base du modèle de système du servomoteur à surveiller, en référence à une valeur de réglage du servomoteur 30 et à des données stockées dans l’unité de mémoire 54.

[0056] La figure 4 représente un schéma d'une surveillance d’état d’un servomoteur électromécanique linéaire dont la conception est très proche de celle du servomoteur décrit en référence à la figure 3. Par conséquent, seuls des éléments qui diffèrent de celle-ci seront décrits dans ce qui suit. Le servomoteur 30 comprend maintenant une électronique de commande 50 et une électromécanique 70. L’électromécanique 70 comprend un moteur 77, un frein 78, un réducteur 79, un embrayage 80 et une vis sans fin 81. En outre, l’électromécanique 70 comprend un capteur de vibrations 154 et un capteur de bruit de structure 155 ainsi que d’autres capteurs 156. De plus, le moteur 77 comprend un capteur de température 110, le frein, un dispositif de signaux de retour 107, le réducteur, un capteur de température d’huile 151 et un capteur de qualité d’huile 153, l'embrayage 80, un dispositif de signaux de retour 106, la vis sans fin, un capteur de pression d’huile 152, les valeurs de sorties des capteurs énumérés ci-avant étant toutes fournies à une surveillance d’état 53 dans l’électronique de commande 50.

[0057] La figure 5 représente un schéma de la surveillance d’état d’un servomoteur électro-hydrostatique (EHA). Celui ne se distingue non plus en ce qui concerne la conception de principe de l’électronique de commande 50 et des composantes de l’électronique de puissance 51, de la régulation d’entraînement 55 et de la surveillance d’état 53. Seul, le type des données des capteurs utilisées pour la surveillance d’état change en raison de la variation de type de servomoteur. L’électrohydraulique 70 comprend un moteur 77, une pompe 76, une valve de commutation 73, un accumulateur de pression 75, un groupe poussoir 72 et un vérin hydraulique 71. De plus, l’électrohydraulique 70 comprend un capteur de température d’huile 151, un capteur de pression d’huile 152, un capteur de qualité d’huile 153, un capteur de vibrations 154, un capteur de bruit de structure 155 et d’autres capteurs 156.

[0058] Comme cela a été démontré à l’aide des figures 2 à 5, pour la surveillance selon l’invention, il est sans importance quel type de servomoteur doit être surveillé concernant son état. A ce sujet, la réalisation spécifique du servomoteur 30 est sans importance. Par conséquent, le dispositif selon l’invention est également pensable ensemble avec un servomoteur électromécanique de rotation ou un servomoteur à assistance électrohydrostatique.

[0059] La figure 6 représente les interfaces de la surveillance d’état pour un entraînement électrique qui est typique pour un système hypersustentateur (E-PCU). Le servomoteur 30 comprend ici deux blocs électroniques de commande 50 et deux électromécaniques 70. En outre, on reconnaît un étage principal de réducteur 79 qui reçoit des signaux des deux blocs de l'électromécanique 70. De plus, chacun des blocs d’électromécaniques 70 comprend une liaison vers chacune des électroniques de commande 50. De même, les électroniques de commande 50 comprennent une ligne de communication bidirectionnelle entre elles. Au total, on reconnaît une réalisation redondante de l’électronique de commande 50 et de l’électromécanique 70 nécessaire pour le réglage de l’étage principale de réducteur 79. Puisque la surveillance d’état est comprise dans l’électronique de commande 50 ou est réalisée sur le processeur de celle-ci, elle est également réalisée en deux exemplaires.

[0060] La figure 7 représente un organigramme pour la mise en œuvre de la surveillance d’état selon l’invention. Le programme débute à l’élément marqué du numéro de référence 201 et se divise ensuite en deux suites d’actions à mettre en œuvre parallèlement. Cependant, selon une alternative, ces suites d’actions peuvent également être mises en œuvre de manière sérielle. Ceci aide par exemple lorsqu'une unité de processeur pour la mise en œuvre de la surveillance d’état est moins performante. Après le début de la surveillance d’état, les valeurs d'état sont mesurées 202 dans le système. Pour cela, on a recours à des capteurs 203 internes au système. Après le mesurage des valeurs d’état dans le système, les valeurs d’état inconnues du système sont estimées 204. Ici, l’estimation est faite en recourant à des données de référence concernant le comportement fonctionnel 205 et à des signaux provenant de l’interface de la régulation d’entraînement 228. Ensuite, il est essayé de reconnaître un comportement spécifique dans le temps 206. Pour des valeurs d’état inconnues périodiques du système, une analyse de fréquence 207 est effectuée, c’est-à-dire une analyse du comportement dans le temps. Pour cela, on a recours à des données de référence dans le domaine des fréquences 208 qui représentent une erreur connue dans le domaine des fréquences. Ensuite, une analyse d’amplitude est effectuée 209, à laquelle on peut cependant arriver directement lorsque, lors de la reconnaissance d’un comportement spécifique dans le temps 206, des structures périodiques sont reconnues. Lors de l’analyse d’amplitude 209 aussi, on a recours à des données de référence dans le domaine du temps 210. Après l’exploitation de ces deux analyses, suit l’analyse d’endommagement 211 qui, elle aussi, a recours à des données de référence concernant le comportement d’endommagement 212. Le résultat ainsi obtenu de l’analyse d'endommagement contribue ensuite à la détermination de la durée de vie restante 213.

[0061] Parallèlement à cette suite d’actions depuis le début de la surveillance d’état, il y a une autre suite d’actions qui est présentée ci-après. Après le début de la surveillance d’état, les valeurs d’état des alentours sont mesurées à l’aide de capteurs 218 à des interfaces 219. A l’aide de ce mesurage, les données de référence utilisées ci-avant, telles que les données de référence concernant le comportement fonctionnel 205, les données de référence dans le domaine des fréquences 208, les données de référence dans le domaine du temps 209 et les données de référence concernant le comportement d’endommagement 212 sont déterminées (voir A). De plus, la charge de fatigue est estimée 222 à l’aide du mesurage de valeurs d’état des alentours 218. Après estimation de la charge de fatigue, suit une analyse de fatigue 223 sur la base de données de référence concernant le comportement de fatigue 224, ces données de référence ayant également été choisies en fonction du mesurage des valeurs d’état des alentours. L’analyse de fatigue 223 contribue ainsi, comme l’analyse d’endommagement 211, à la détermination de la durée de vie restante 213. Après le mesurage des valeurs d’état des alentours 218, est effectué en plus, parallèlement à l'estimation de la charge de fatigue 222 et à la sélection des données de référence 220, lors de laquelle un index de l’ensemble de données de référence est déterminé 221, une estimation de l'usure 225. Après l’estimation de l’usure, une analyse d’usure est effectuée 226 en ayant recours à des données de référence concernant le comportement d’usure 227 qui ont été fixées sur la base de l’index de l’ensemble de données de référence 221. Les résultats de l’analyse d'usure 226 sont également utilisés pour la détermination de la durée de vie restante 213. A l’aide de l’analyse d’endommagement 211, l’analyse de fatigue 223 et l’analyse d’usure 226, la durée de vie restante peut être déterminée 213. Par la suite, il est possible de déterminer si cette durée de vie restante déterminée est encore suffisante ou non 214.

[0062] Lorsque la durée de vie est suffisamment grande, c’est-à-dire qu’elle dépasse une valeur de seuil prédéterminée, le procédé recommence 215. S’il est constaté que la durée de vie passe en-dessous d’une valeur de seuil, l’action de maintenance qui en résulte est déterminée 216. Dans une étape finale, l’action de maintenance ainsi déterminée est déclenchée 217.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif pour la surveillance de l’état d’un servomoteur (30) dans un aéronef, comprenant : une unité Cte processeur pour le traitement de données et pour faire fonctionner un modèle de système du servomoteur (30), . au moins un capteur (151, 152, 153, 154, 155, 156) pour l’obtention d’une valeur de réglage du servomoteur (30) et une unité de mémoire (54) dans laquelle des données caractéristiques du servomoteur (30) sont stockées, l’unité de processeur éteint conçue pour effectuer une surveillance d’état sur la base du modèle de système, en référence à la valeur de réglage du servomoteur (30) et aux données caractéristiques provenant de l’unité de mémoire (54).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de processeur est l’unité de processeur d’une électronique de commande (50) du servomoteur (30) et est conçue pour effectuer la commande du servomoteur (30).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’unité de processeur est conçue pour recevoir des signaux provenant d’une régulation propre à l’entraînement du servomoteur (30), d’une communication avec un ordinateur (13, 14) hiérarchiquement supérieur tel un ordinateur de vol (13), et/ou avec un servomoteur (30) mis en parallèle.
4. 4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données caractéristiques stockées dans l’unité de mémoire (54) sont des données issues d'analyses de résistance, de sécurité et/ou de fiabilité du servomoteur (30) qui sont connues de préférence de la phase de conception du servomoteur (30).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de processeur est conçue pour effectuer la surveillance d’état avec le but d'analyser les données existantes sous l’aspect d’un état de fonctionnement et d’une sécurité de fonctionnement du servomoteur (30) et, en outre, de préférence pour déterminer le besoin en mesures de maintenance, mesures d’entretien, remplacement de composantes et/ou remplacement d’appareil.
6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l’unité de processeur est conçue pour saisir au moins un signal en temps réel pour la commande d’un servomoteur (30) ou pour obtenir une valeur de réglage d’un servomoteur (30) et pour le transformer en un nombre déterminé de valeurs caractéristiques, le nombre de données du signal en temps réel étant de préférence supérieur au nombre de données des valeurs caractéristiques, et en ce que l’unité de processeur est conçue pour stocker les valeurs caractéristiques dans l’unité de mémoire (54) pour une transmission, un traitement et/ou une exploitation ultérieures.
7. 7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de mémoire (54) est en même temps aussi une unité de mémoire (54) pour une électronique de commande (50) du servomoteur (30).
8. 8. Dispositif selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que dans l’unité de mémoire (54) sont également stockées des valeurs de référence pour les valeurs caractéristiques, et en ce que l’unité de processeur est également conçue pour comparer une des valeurs caractéristiques avec sa valeur de référence associée, les valeurs de référence étant engendrées de préférence au cours d’un processus d’homologation du servomoteur (30).
9. 9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de processeur est conçue pour effectuer la surveillance d’état de manière telle qu’il en résulte une conclusion concernant sur la durée de vie restante et l’état du servomoteur (30).
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il est conçu pour ne pas transmettre en temps réel des conclusions de la surveillance d’état à une instance supérieure telle un ordinateur de maintenance (14) ou le personnel de l’aéronef, si bien que des interfaces existantes (24) d’une électronique de commande (50) du servomoteur (30) puissent être utilisées pour la transmission d’informations.
11. 11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un capteur supplémentaire qui engendre des données uniquement pour la surveillance d’état, ledit au moins un capteur supplémentaire étant de préférence un capteur de bruit de structure (155), un capteur de vibrations (154), un capteur de pression d’huile (152), un capteur de qualité d'huile (153) et/ou un capteur de température d’huile.
12. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’alimentation en énergie dudit au moins un capteur supplémentaire est effectuée par transformation de vibrations d’appareil et/ou de chaleur.
13. 13. Procédé pour la surveillance de l'état d’un servomoteur (30) dans un aéronef à l’aide d’un dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes : obtenir des valeurs de réglage, des valeurs de consigne et/ou des valeurs d'état à partir de la commande ou de la régulation d’une commande d’entraînement du servomoteur (202, 218), réduire des valeurs de réglage, des valeurs de consigne et/ou des valeurs d’état à des valeurs caractéristiques pour des analyses de dommages, de fatigue et/ou d’usure (211, 223, 226), utiliser ces valeurs caractéristiques pour déterminer l’état du servomoteur (213) et conclure à partir de l’état déterminé du servomoteur (216) sur une action nécessaire de maintenance et/ou d’entretien.
14. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’une ou plusieurs des étapes sont effectuées à l’extérieur du dispositif, de préférence dans un ordinateur de vol (13) ou un ordinateur de maintenance (14) de l’aéronef.
15. 15. Procédé selon l’une des revendications précédentes 13 ou 14, caractérisé en ce que le procédé obtient en outre une surveillance d’état de la commande de vol entière autour d’un axe de vol ou d’une direction de mouvement suivant l’axe longitudinal, l’axe transversal et/ou l’axe vertical.