FR3049036A1 - Procede de surveillance d'au moins une roue libre d'un aeronef a voilure tournante, et aeronef - Google Patents

Procede de surveillance d'au moins une roue libre d'un aeronef a voilure tournante, et aeronef Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de surveillance d'une première roue libre (15) interposée entre un premier arbre de travail (91) d'un premier moteur (5) et un rotor (2). L'état de fonctionnement de ladite première roue libre (15) est correct si la première vitesse de rotation d'entrée (N21) du premier arbre de travail (15) appartient à une deuxième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie (NR) du rotor (2) appartient à une première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.

Description

Procédé de surveillance d’au moins une roue libre d’un aéronef à voilure tournante, et aéronef
La présente invention concerne un procédé de surveillance d’au moins une roue libre d’un d’aéronef à voilure tournante. L’invention concerne aussi un aéronef à voilure tournante appliquant ce procédé. L’invention se situe donc dans le domaine des dispositifs de surveillance des installations motrices d’aéronefs à voilure tournante.
Classiquement, un aéronef à voilure tournante comporte une installation motrice munie d’un rotor assurant au moins partiellement la sustentation de l’aéronef. Ce rotor peut aussi participer au moins partiellement à la propulsion de l’aéronef. Ainsi, un hélicoptère comporte un rotor principal assurant sa sustentation et sa propulsion.
Ce rotor est mû en rotation par une boîte de transmission de puissance entraînée par au moins un moteur.
Par exemple, l’installation motrice inclut un turbomoteur muni d’un générateur de gaz et d’une turbine libre de puissance. La turbine libre est alors liée par une chaîne mécanique de transmission de puissance à la boîte de transmission de puissance.
Cette chaîne mécanique de transmission de puissance est usuellement équipée d’une roue libre. La roue libre comporte une partie menante reliée à un moteur, et une partie menée reliée à la boîte de transmission de puissance.
Une telle roue libre a pour fonction de permettre l’entraînement du rotor par le moteur et d’interdire a contrario l’entraînement du moteur par la chaîne mécanique de puissance.
La roue libre peut notamment présenter un intérêt durant une phase d’autorotation de la voilure tournante par exemple.
Une telle roue libre est susceptible de se dégrader au cours de son utilisation. Dès lors, la roue libre dégradée peut glisser, en étant le siège d’un glissement mécanique entre deux constituants.
Par exemple, la roue libre peut comporter des rouleaux interposés entre la partie menante et la partie menée. Les rouleaux permettent alors l’entraînement de la partie menée par la partie menante. Toutefois, ces rouleaux peuvent s’éroder et ne plus remplir correctement leur fonction.
Au démarrage du moteur, une roue libre usée peut provoquer une rupture mécanique dans la chaîne mécanique de puissance. Si la partie menante de la roue libre n’entraîne plus la partie menée, un turbomoteur à turbine libre risque alors de se trouver dans une situation de survitesse de la turbine libre. Si la transmission mécanique entre la partie menante et la partie menée est aléatoire, le moteur peut subir des à-coups mécaniques en cas de crabotage soudain des parties menante et menée.
Le glissement de la roue libre peut aussi induire une usure anormale d’éléments mécaniques présents entre le moteur et le rotor de la voilure tournante, suite à des à-coups répétés par exemple.
Par suite, des actions de maintenance périodiques peuvent être effectuées pour vérifier le fonctionnement de chaque roue libre. Ces actions de maintenance doivent alors être réalisées à l’issue d’un temps de vol réduit, et sont généralement mises en œuvre par l’équipage de l’aéronef.
Le document US3721325 décrit un mécanisme muni d’une roue libre, mais ne propose pas une solution pour vérifier son fonctionnement.
La présente invention a alors pour objet de proposer un système pour aéronef afin de surveiller automatiquement une roue libre, la roue libre étant interposée entre un moteur et un rotor participant à la sustentation voire à la propulsion de l’aéronef. L’invention vise alors un procédé de surveillance pour surveiller au moins une roue libre interposée entre un arbre de travail d’un moteur d’un aéronef et un rotor d’une voilure tournante de cet aéronef, une roue libre dite « première roue libre » étant interposée entre un premier arbre de travail d’un moteur dit « premier moteur » et le rotor.
Ce procédé comporte les étapes suivantes : - détermination de l’initiation d’une phase de fonctionnement du premier moteur, cette phase de fonctionnement comprenant au moins une phase de démarrage du premier moteur et/ou au moins une phase d’arrêt du premier moteur, - mesure d’une vitesse de rotation dudit premier arbre de travail dite « première vitesse de rotation d’entrée », - mesure d’une vitesse de rotation dudit rotor dite « vitesse de rotation de sortie », - comparaison de la vitesse de rotation de sortie à une première plage de valeurs prédéterminée, la première plage de valeurs étant bornée par une première borne inférieure et une première borne supérieure qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur, - comparaison de la première vitesse de rotation d’entrée à une deuxième plage de valeurs prédéterminée, la deuxième plage de valeurs étant bornée par une deuxième borne inférieure et une deuxième borne supérieure qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur - détermination d’un état de fonctionnement de la première roue libre, cet état de fonctionnement étant un état de fonctionnement correct si la première vitesse de rotation d’entrée appartient à la deuxième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie appartient à la première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante, l’état de fonctionnement étant un état de fonctionnement incorrect si la première vitesse de rotation d’entrée n’appartient pas à la deuxième plage de valeurs lorsque la vitesse de rotation de sortie appartient à la première plage de valeurs.
Le procédé détermine le fonctionnement des roues libres selon une fréquence de calcul. Les termes « courant » et « courante » font référence à l’instant de calcul courant. Dès lors, la phase de fonctionnement courante correspond à la phase de fonctionnement au moment de l’instant de calcul considéré.
Selon ce procédé, une unité de traitement détermine à chaque instant de calcul si une première condition est remplie. Cette première condition est remplie si la vitesse de rotation de sortie courante se situe dans la première plage de fonctionnement attribuée à la phase de fonctionnement courante.
Dans l’affirmative ou en parallèle, l’unité de traitement détermine si une deuxième condition est remplie. Cette deuxième condition est remplie si la première vitesse de rotation d’entrée est comprise dans la deuxième plage de valeurs prédéterminée attribuée à la phase de fonctionnement courante.
En effet, la demanderesse note que deux phases de fonctionnement différentes peuvent induire deux premières plages de fonctionnement différentes et deux deuxièmes plages de fonctionnement différentes. La demanderesse adapte alors les plages de fonctionnement à vérifier en fonction de la phase de fonctionnement du moteur.
Lorsque ces deux conditions sont remplies, la première roue libre doit être considérée comme étant en parfaite état de fonctionnement.
Lorsque la première condition est remplie et si la deuxième condition n’est pas remplie, la première roue libre doit au contraire être considérée comme ne fonctionnant pas correctement.
Lorsque la première condition n’est pas remplie, l’unité de traitement ne statue pas sur l’état de fonctionnement de la roue libre, que la deuxième condition soit remplie ou non. Dès lors, ce procédé permet de tester facilement le fonctionnement de la première roue libre pour le cas échéant interrompre le démarrage d’un moteur ou déclencher une action de maintenance par exemple. Les tests sont réalisés de manière automatique, et n’impliquent donc pas des actions périodiques visant à contrôler manuellement la première roue libre
Le procédé de surveillance peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent.
Ainsi, le procédé peut comporter une étape d’affichage, l’état de fonctionnement étant affiché sur un afficheur lors de cette étape d’affichage.
Une alarme peut ainsi être envoyée à un pilote pour signaler un défaut d’une roue libre.
Le procédé peut comporter une étape de mémorisation, l’état de fonctionnement étant mémorisé sur une mémoire.
Cet état de fonctionnement peut être mémorisé puis contrôlé au sol.
Ce contrôle peut permettre à un opérateur de maintenance de savoir si la roue libre doit être remplacée.
En outre, en dehors des phases de démarrage et d’arrêt, l’état de synchronisation d’une roue libre peut être déterminé en fonction de la vitesse de rotation d’entrée du moteur relié à cette roue libre, du couple développé par ce moteur, de la vitesse de rotation de sortie du rotor, voire de la vitesse de rotation d’un générateur de gaz du moteur dans le cadre d’un turbomoteur. Cet état de synchronisation consiste à établir si la partie menante et la partie menée effectuent conjointement une rotation.
Un opérateur peut alors comptabiliser le temps total durant lequel la roue libre a été synchronisée pour optimiser la durée de vie des organes mécaniques de la chaîne de transmission de puissance.
Le procédé peut comporter une étape d’arrêt automatique du premier moteur entraînant la première roue libre si cette première roue libre est dans un état de fonctionnement incorrect et si le premier moteur est dans une phase de démarrage.
Dans cette configuration, le premier moteur peut être automatiquement coupé, pour par exemple éviter que le premier moteur atteigne une situation de survitesse.
Selon un autre aspect, l’aéronef comprenant au moins un sélecteur comportant au moins une position « arrêt » engendrant l’arrêt d’un moteur et une position « vol » engendrant un fonctionnement normal du moteur, la phase de fonctionnement d’un moteur peut être à chaque instant : - une phase de démarrage lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « vol », ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « arrêt ».
Eventuellement, le sélecteur comprenant au moins une position « ralenti » engendrant le fonctionnement au ralenti du premier moteur, ladite phase de fonctionnement peut être à chaque instant : - une phase de démarrage lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « ralenti », - une phase de démarrage lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position vol, ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « ralenti », ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position « arrêt ».
Par suite, les phases de fonctionnement peuvent comprendre plusieurs phases de démarrage et plusieurs phases d’arrêt. Dès lors, le fonctionnement d’une roue libre peut être contrôlé à de multiples moments lors d’un même vol.
Deux phases de démarrage distinctes peuvent induire des plages de valeurs distinctes. En particulier, le passage du sélecteur de la position « arrêt » à la position « vol » ou de la position « arrêt » à la position « ralenti » peut induire une première plage de valeurs et une deuxième plage de valeurs différentes que celles lors du passage de la position « ralenti » à la position « vol. »
De même, deux phases d’arrêt distinctes peuvent induire des plages de valeurs de valeurs. En particulier, le passage du sélecteur de la position « vol » à la position « arrêt » ou de la position « vol » à la position « ralenti » peut induire une première plage de valeurs et une deuxième plage de valeurs différentes que celles lors du passage de la position « ralenti » à la position « arrêt ».
Selon un autre aspect, durant une phase de démarrage et à chaque instant de calcul, la deuxième borne inférieure et la deuxième borne supérieure peuvent être fonction de la vitesse de rotation de sortie courante à cet instant de calcul.
La demanderesse note que lors d’une phase préliminaire, la vitesse de rotation de sortie est inférieure au quotient de la première vitesse de rotation d’entrée et d’une constante de proportionnalité.
Toutefois, à partir d’un instant donné, la vitesse de rotation de sortie est égale au quotient de la première vitesse de rotation d’entrée et de la constante de proportionnalité, à une marge de précision de mesure près. Dès lors, la première borne inférieure peut être déterminée pour représenter la vitesse de rotation de sortie atteinte en théorie au dit instant donné. La première borne supérieure peut être déterminée pour représenter la vitesse de rotation de sortie atteinte en théorie lorsque l’unité de traitement aura effectué un nombre prédéterminé de tests.
De même, la deuxième borne inférieure peut être déterminée pour représenter la valeur du produit de la vitesse de rotation de sortie et de la constante de proportionnalité atteinte en théorie au dit instant donné, moins une marge de précision de mesure de la première vitesse de rotation d’entrée. La première borne supérieure peut être déterminée pour représenter la valeur dudit produit atteint en théorie lorsque l’unité de traitement aura effectué un nombre prédéterminé de tests, plus une marge de précision de mesure.
Durant une phase d’arrêt, la deuxième borne inférieure et la deuxième borne supérieure peuvent être respectivement égales à deux constantes prédéterminées.
La demanderesse note que, durant une phase d’arrêt, la première vitesse de rotation d’entrée est inférieure au quotient de la vitesse de rotation de sortie et de la constante de proportionnalité. Toutefois, la première vitesse de rotation d’entrée est contenue dans une plage pouvant être déterminée par essais.
Ce procédé s’applique sur un aéronef monomoteur.
Toutefois, le procédé peut aussi s’appliquer sur un aéronef comprenant plusieurs moteurs.
Ainsi, lorsque l’aéronef comprend au moins un moteur dit « deuxième moteur » à démarrer après le premier moteur, une deuxième roue libre étant interposée entre un deuxième arbre de travail du deuxième moteur et ledit rotor, le procédé peut comporter les étapes suivantes : - détermination de l’initiation d’une phase de fonctionnement du deuxième moteur, ladite phase de fonctionnement comprenant au moins une phase de démarrage du deuxième moteur et/ou au moins une phase d’arrêt du deuxième moteur, - mesure d’une vitesse de rotation dudit deuxième arbre de travail dite « deuxième vitesse de rotation d’entrée », - comparaison de la deuxième vitesse de rotation d’entrée à une troisième plage de valeurs prédéterminée, la troisième plage de valeurs étant bornée au moins par une troisième borne supérieure, - détermination d’un état de fonctionnement de ladite deuxième roue libre au moins en fonction de la comparaison de la deuxième vitesse de rotation d’entrée à une troisième plage de valeurs prédéterminée.
Durant une phase de démarrage, la deuxième vitesse de rotation d’entrée appartient à la troisième plage de valeurs prédéterminée si la deuxième vitesse de rotation d’entrée est inférieure au produit de la vitesse de rotation de sortie et d’une constante de proportionnalité prédéterminée, l’état de fonctionnement de la deuxième roue libre étant un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée appartient à ladite troisième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.
Ce test peut être par exemple réalisé dès le début d’une phase de démarrage durant une durée prédéterminée, ou encore tant que le moteur n’a pas atteint l’objectif fixé par le pilote au travers du sélecteur.
Durant une phase d’arrêt, la troisième plage de valeurs étant bornée par une troisième borne inférieure et la troisième borne supérieure, la troisième borne inférieure et la troisième borne supérieure sont respectivement égales à deux constantes prédéterminées, l’état de fonctionnement de la deuxième roue libre étant un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée appartient à la troisième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie appartient à la première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.
La première borne inférieure et la première borne supérieure de la première plage de valeurs appliquées lors du test de la première roue libre peuvent être différentes de la première borne inférieure et la première borne supérieure de la première plage de valeurs appliquée lors du test d’une deuxième roue libre. L’invention vise aussi un aéronef muni d’une voilure tournante et d’au moins un moteur dit « premier moteur », une première roue libre étant interposée entre un premier arbre de travail du premier moteur et un rotor de la voilure tournante, cet aéronef comprenant un système de surveillance destiné à surveiller au moins la première roue libre.
Ce système de surveillance comporte - un premier dispositif de mesure mesurant une vitesse de rotation du premier arbre de travail dite « première vitesse de rotation d’entrée », - un deuxième dispositif de mesure mesurant une vitesse de rotation du rotor dite « vitesse de rotation de sortie », - une unité de traitement reliée au premier dispositif de mesure et au deuxième dispositif de mesure, l’unité de traitement appliquant le procédé selon l’invention pour déterminer un état de fonctionnement de ladite première roue libre.
Par ailleurs, le système de surveillance peut comporter un système de mesure mesurant au moins un paramètre permettant de déterminer une phase de fonctionnement d’un moteur.
Un tel système de mesure détermine par exemple la position du sélecteur contrôlant un moteur. Lorsque le sélecteur est un levier rotatif, le système de mesure peut comprendre un capteur angulaire générant un signal relatif à la position du sélecteur.
En outre, l’unité de traitement peut être reliée à au moins un des organes suivants : une unité d’alerte munie d’un afficheur apte à afficher ledit état de fonctionnement, une mémoire apte à mémoriser ledit état de fonctionnement, une unité de contrôle et de régulation apte à arrêter le premier moteur. L’aéronef peut aussi comprendre au moins un deuxième moteur à démarrer après le premier moteur, une roue libre dite « deuxième roue libre » étant interposée entre chaque deuxième arbre de sortie d’un deuxième moteur et le rotor. Le système de surveillance comporte un troisième dispositif de mesure mesurant une vitesse de rotation dudit deuxième arbre de travail dite « deuxième vitesse de rotation d’entrée ». L’invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, un schéma représentant un aéronef selon l’invention, - la figure 2, un schéma explicitant le procédé selon l’invention, - les figures 3 et 4, deux schémas illustrant l’application de l’invention à un aéronef comprenant uniquement un premier moteur, - les figures 5 et 6, deux schémas illustrant l’application de l’invention à un aéronef comprenant un premier moteur et au moins un deuxième moteur.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.
La figure 1 présente un aéronef 1 selon l’invention.
Cet aéronef 1 comporte une voilure tournante munie d’au moins un rotor 2.
Pour mettre en rotation la voilure tournante, l’aéronef 1 comporte au moins un moteur dit « premier moteur 5 » et une boîte de transmission de puissance 3. Au moins un premier moteur 5 et éventuellement au moins un deuxième moteur 50 mettent alors en mouvement la boîte de transmission de puissance 3 via une chaîne mécanique 10, 100 de transmission de puissance, la boîte de transmission de puissance 3 mettant alors en rotation le rotor 2.
Chaque moteur comprend un arbre de travail tournant mettant en mouvement une chaîne mécanique de transmission de puissance. Chaque chaîne mécanique de transmission de puissance comporte une roue libre 15, 150.
Un tel moteur peut par exemple être un moteur thermique.
Selon la figure 1, un premier moteur 5 peut être un premier turbomoteur. Ce premier turbomoteur comprend un premier générateur de gaz 6. Ce premier générateur de gaz est alors classiquement muni d’un premier compresseur 7 lié à une première turbine haute pression 8.
De plus, le premier turbomoteur est pourvu d’une première turbine de travail 9. Les gaz provenant du premier générateur de gaz 6 mettent alors en rotation la première turbine de travail 9, cette première turbine de travail 9 mettant en rotation un premier arbre de travail 91. La première turbine de travail peut être une turbine libre qui n’est pas solidaire en rotation du premier générateur de gaz, ou une turbine dite « turbine liée » solidaire en rotation du premier générateur de gaz.
Par suite, une première chaîne mécanique 10 de transmission de puissance relie le premier arbre de travail à la boîte de transmission de puissance 3. Cette chaîne mécanique 10 de transmission de puissance possède notamment une première roue libre 15.
Ainsi, la première roue libre 15 comporte une portion menante reliée mécaniquement au premier arbre de travail, directement ou indirectement par une portion amont 11 de la chaîne cinématique. De plus, la première roue libre 15 comporte une portion menée reliée mécaniquement à la boîte de transmission de puissance 3, directement ou par une portion aval 12 de la chaîne cinématique. La portion aval et/ou la portion amont peuvent être munies d’au moins un arbre de transmission de puissance, de moyens de liaisons autorisant des désalignements....
Eventuellement, l’aéronef 1 comporte un deuxième moteur 50. A l’instar du premier moteur 15, le deuxième moteur 50 peut comprendre un deuxième générateur de gaz 60 et une deuxième turbine de travail 90. Cette deuxième turbine de travail 90 est solidaire d’un deuxième arbre de travail 910. Par suite, une première chaîne mécanique 100 de transmission de puissance relie le deuxième arbre de travail 91 à la boîte de transmission de puissance 3. Cette chaîne mécanique 100 de transmission de puissance possède notamment une deuxième roue libre 15.
Eventuellement et selon un exemple de réalisation non représenté, chaque moteur entraîne une roue de conjugaison, cette roue de conjugaison étant mécaniquement reliée à la boîte de transmission de puissance 3.
Quelle que soit la régulation, la première vitesse de rotation de sortie N21, N22 de chaque moteur est proportionnelle à la vitesse de rotation de sortie NR. La première vitesse de rotation de sortie N21, N22 de chaque moteur est ainsi égale au produit de la vitesse de rotation de sortie NR et d’une constante de proportionnalité K supérieure à l’unité.
Le premier moteur 5 et le deuxième moteur 50 peuvent être régulés chacun par une unité de régulation et de contrôle 35, 350. Une telle unité peut être une unité connue sous l’acronyme « FADEC » correspondant à l’expression anglaise « Full Authority Digital Engine Control ».
Chaque unité de régulation et de contrôle 35, 350 peut notamment être commandée par un sélecteur de mise en route 36, 360 dénommé plus simplement « sélecteur ». Chaque sélecteur peut posséder une position « arrêt » requérant l’arrêt du moteur correspondant, une position « vol » requérant le fonctionnement normal du moteur correspondant à savoir à un régime différent d’un régime de ralenti, voire au moins une position « ralenti » requérant la mise au ralenti du moteur correspondant.
Cet aéronef 1 est alors pourvu d’un système de surveillance 20 pour surveiller le fonctionnement de chaque roue libre.
Ce système de surveillance 20 comprend une unité de traitement 25. L’unité de traitement 25 peut comprendre par exemple un processeur, un circuit intégré, un système programmable, un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à l’expression « unité de traitement ». L’unité de traitement peut être une unité indépendante, ou une unité intégrée dans un équipement existant, par exemple une unité de régulation et de contrôle 35, 350.
Selon la réalisation de la figure 1, l’unité de traitement comporte un processeur ou équivalent 26 et une mémoire 27, le processeur exécutant des instructions mémorisées dans la mémoire 27 pour mettre en ouvre le procédé selon l’invention.
Ce système de surveillance 20 comprend un premier dispositif de mesure 40 relié à l’unité de traitement. Ce premier dispositif de mesure 40 mesure une vitesse de rotation du premier arbre de travail 91 dite « première vitesse de rotation d’entrée N21 ». Ce premier dispositif de mesure 40 peut comprendre une roue phonique par exemple.
Eventuellement, la vitesse de rotation du premier générateur de gaz est mesurée par un système 41 usuel.
Le système de surveillance 20 comprend un deuxième dispositif de mesure 45 relié à l’unité de traitement. Le deuxième dispositif de mesure 45 mesure une vitesse de rotation du rotor 2 dite « vitesse de rotation de sortie NR ». Ce deuxième dispositif de mesure 45 peut comprendre une roue phonique par exemple.
Pour chaque deuxième moteur 50, le système de surveillance 20 comporte un troisième dispositif de mesure 400 relié à l’unité de traitement. Chaque troisième dispositif de mesure 400 mesure une vitesse de rotation du deuxième arbre de travail 910 dite « deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 » d’un deuxième moteur.
En outre, le système de surveillance 20 peut comporter un système de mesure 46, 460 mesurant au moins un paramètre permettant de déterminer une phase de fonctionnement d’un moteur 5, 50. Un tel système de mesure 46, 460 peut comprendre un capteur déterminant la position d’un sélecteur 36, 360 d’un moteur. L’unité de traitement 25 peut par ailleurs être reliée à au moins un des organes suivants : une unité d’alerte 30 munie d’un afficheur 31 apte à afficher un état de fonctionnement d’une roue libre, une mémoire apte à mémoriser l’état de fonctionnement, une unité de contrôle et de régulation 35, 350. La mémoire stockant l’état de fonctionnement peut comprendre la mémoire de l’unité de traitement, ou encore une mémoire amovible par exemple.
La figure 2 illustre le procédé selon l’invention.
Durant une première étape STP1, l’unité de traitement détermine si une phase de fonctionnement du premier moteur 5 et/ou du deuxième moteur 50 a été initiée. Une telle phase de fonctionnement comprend au moins une phase de démarrage du premier moteur, voire une phase d’arrêt du premier moteur 5.
La phase de fonctionnement d’un moteur 5, 50 peut être à chaque instant une phase de démarrage à choisir dans la liste suivante : - une première phase de démarrage lorsque le sélecteur 36, 360 du moteur est manœuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « vol », - une deuxième phase de démarrage lorsque le sélecteur 36, 360 du moteur est manœuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « ralenti », - une troisième phase de démarrage lorsque le sélecteur 36, 360 du moteur est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position vol.
La phase de fonctionnement d’un moteur 5, 50 peut être à chaque instant une phase d’arrêt à choisir dans la liste suivante : - une première phase d’arrêt lorsque le sélecteur 36, 360 d’un moteur est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « arrêt ». - une deuxième phase d’arrêt lorsque le sélecteur 36, 360 d’un moteur est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « ralenti », ou - une troisième phase d’arrêt lorsque le sélecteur 36, 360 d’un moteur est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position « arrêt ». L’unité de traitement peut considérer que chaque phase de fonctionnement se termine à l’issue d’une durée prédéterminée, ou à l’issue d’un nombre de cycles de vérification d’une roue libre, ou encore lorsque le moteur atteint l’objectif conféré par la position du sélecteur associé. Par exemple, une phase d’arrêt requise par la bascule du sélecteur dans une position « arrêt » s’achève lorsque le moteur concerné est totalement à l’arrêt.
Durant une deuxième étape STP2, l’unité de traitement 25 détermine la première vitesse de rotation d’entrée N21 en sollicitant le premier dispositif de mesure 40. Sur un aéronef comprenant plusieurs moteurs, la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 de chaque deuxième moteur est déterminée en sollicitant le troisième dispositif de mesure 400.
Durant une troisième étape STP3, l’unité de traitement 25 détermine la vitesse de rotation de sortie NR en sollicitant le deuxième dispositif de mesure 45.
Durant une étape de traitement STP4, l’unité de traitement détermine l’état de fonctionnement de chaque roue libre.
Durant une étape d’affichage STP5, l’unité de traitement transmet un signal relatif à cet état de fonctionnement à l’unité d’alerte 30. L’unité d’alerte affiche alors sur l’afficheur 31 l’état de fonctionnement.
Une alarme sonore ou visuelle peut être déclenchée au démarrage du premier moteur si la première roue libre est jugée défectueuse.
Durant une étape de mémorisation STP6, l’unité de traitement transmet un signal relatif à cet état de fonctionnement à une mémoire 27 pour le mémoriser.
Durant une étape STP7 d’arrêt automatique du premier moteur, l’unité de traitement communique avec l’organe de régulation et de contrôle 35 du premier moteur pour requérir l’arrêt du premier moteur si la première roue libre 15 est dans un état de fonctionnement incorrect et si le premier moteur 5 est dans une phase de démarrage.
Les figures 3 et 4 illustrent le procédé de l’invention appliqué sur un aéronef comprenant uniquement un premier moteur.
En particulier, la figure 3 illustre l’application du procédé de l’invention durant une phase de démarrage.
Ces figures 3 et 4 comprennent chacune un diagramme présentant le temps en abscisse. La vitesse de rotation de sortie NR et la première vitesse de rotation d’entrée N21 divisée par la constante de proportionnalité k sont représentés en ordonnée en pourcentage d’une vitesse de rotation nominale. Une première courbe C1 représente l’évolution par rapport au temps de la première vitesse de rotation d’entrée N21 divisée par la constante de proportionnalité k, et une deuxième courbe C2 représente l’évolution de la vitesse de rotation de sortie NR.
En référence à la figure 3 et indépendamment de la phase de fonctionnement et du nombre de moteur, l’unité de traitement compare à chaque instant de calcul la vitesse de rotation de sortie NR à une première plage de valeurs prédéterminée.
La première plage de valeurs est bornée par une première borne inférieure b 1 inf et une première borne supérieure blsup qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur 5.
De plus, l’unité de traitement compare à chaque instant de calcul la première vitesse de rotation d’entrée N21 à une deuxième plage de valeurs prédéterminée. La deuxième plage de valeurs est bornée par une deuxième borne inférieure b2inf et une deuxième borne supérieure b2sup qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur 5.
Par suite, l’unité de traitement en déduit le cas échéant l’état de fonctionnement de la première roue libre. Cet état de fonctionnement de la première roue libre 15 est un état de fonctionnement correct si la première vitesse de rotation d’entrée N21 appartient à la deuxième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie NR appartient à la première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante. Par suite, si les deux inégalités suivantes sont vérifiées, l’état de fonctionnement de la première roue libre est correct : b 1 inf < NR < blsup b2inf < N21 < b2sup
Par contre, l’état de fonctionnement de la première roue libre 15 est un état de fonctionnement incorrect si la première vitesse de rotation d’entrée N21 n’appartient pas à la deuxième plage de valeurs lorsque la vitesse de rotation de sortie NR appartient à la première plage de valeurs. Par exemple, si les deux inégalités suivantes sont vérifiées durant une phase de démarrage, l’état de fonctionnement de la première roue libre est correct : b 1 inf < NR < blsup N2 > b2sup
La figure 3 illustre la phase de démarrage. Suite au basculement du sélecteur de la position « arrêt » vers la position « vol » atteinte à environ 100% de la vitesse de rotation de sortie nominale voire vers la position « ralenti » atteinte à environ 70% de la vitesse de rotation de sortie nominale selon l’exemple représenté, la première vitesse de rotation d’entrée N21 illustrée par la première courbe C1 augmente à partir d‘un instant initial tO.
Par contre, la vitesse de rotation de sortie illustrée par la deuxième courbe C2 augmente avec un temps de décalage dt. A partir d’un instant donné T1, la première courbe C1 et la deuxième courbe C2 sont confondues. La première borne inférieure b 1 inf peut correspondre sensiblement à la vitesse de rotation de sortie atteinte à la jonction entre la première courbe C1 et la deuxième courbe C2.
La première borne supérieure blsup est positionnée à partir de la première borne inférieure b 1 inf en fonction de la fréquence de calcul et du nombre de cycles de calcul désirés.
Par ailleurs, durant une phase de démarrage et à chaque instant de calcul, la deuxième borne inférieure b2inf et la deuxième borne supérieure b2sup sont fonction de la vitesse de rotation de sortie NR courante à cet instant de calcul.
En effet, la figure 3 démontre que la vitesse de rotation de sortie NR et la première vitesse de rotation d’entrée N21 divisée par la constante de proportionnalité k sont théoriquement égales. En raison des marges de précision de mesure, le procédé selon l’invention utilise des marges de précision M1, M2 de mesure.
Ainsi et à chaque instant de calcul, la deuxième borne supérieure b2sup peut être égale à la somme de la vitesse de rotation de sortie NR courante à cet instant de calcul multipliée par la constante de proportionnalité k plus une marge de précision M1. De même, à chaque instant de calcul, la deuxième borne inférieure b2inf peut être égale à la différence la vitesse de rotation de sortie NR courante à cet instant de calcul multipliée par la constante de proportionnalité k moins une marge de précision M2.
La figure 4 illustre une phase d’arrêt du premier moteur.
Lorsque le premier moteur 5 est arrêté en déplaçant le sélecteur 36 à partir de sa position « vol » selon l’exemple de la figure 4, la première vitesse de rotation d’entrée N21 illustrée par la première courbe C1 décroît dans un premier temps plus rapidement que la vitesse de rotation de sortie illustrée par la deuxième courbe C2. Dans un second temps, la première courbe C1 et la deuxième courbe C2 sont confondues.
Selon un procédé, la première borne supérieure blsup et la première borne inférieure blinf sont égales à des constantes. Ces constantes sont choisies pour notamment optimiser le nombre de cycles de calcul de surveillance effectués.
La deuxième borne inférieure b2inf et la deuxième borne supérieure b2sup sont aussi respectivement égales à deux constantes. Ces constantes sont prédéterminées en utilisant le graphique de la figure 4.
Les figures 5 et 6 illustrent le fonctionnement de l’invention sur un aéronef comprenant un premier moteur et au moins un deuxième moteur. Sur les diagrammes des figures 5 et 6 une troisième courbe C illustre la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 d’un deuxième moteur divisée par la constante de proportionnalité k. Dès lors, l’unité de traitement détermine l’initiation d’une phase de fonctionnement du deuxième moteur 50, la phase de fonctionnement comprenant au moins une phase de démarrage du deuxième moteur 50 et/ou au moins une phase d’arrêt du deuxième moteur 50.
De plus, l’unité de traitement détermine la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22.
Cette unité de traitement compare alors la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 à une troisième plage de valeurs prédéterminée, la troisième plage de valeurs étant bornée au moins par une troisième borne supérieure b3sup. Dès lors, l’unité de traitement détermine un état de fonctionnement de la deuxième roue libre 150 au moins en fonction de la comparaison de la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 à une troisième plage de valeurs prédéterminée.
En référence à la figure 5 et durant une phase de démarrage, l’unité de traitement commence donc à scruter le fonctionnement de la première roue libre selon le procédé décrit précédemment.
Lorsque le deuxième moteur est démarré, la troisième courbe C3 doit être située sous la deuxième courbe C2, au moins pendant une durée prédéterminée, voire tant que le régime de ralenti n’est pas atteint. Dès lors, l’unité de traitement considère que l’état de fonctionnement de la deuxième roue libre 150 est un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 est inférieure au produit de la vitesse de rotation de sortie NR et de la constante de proportionnalité K prédéterminée.
En référence à la figure 6 et durant une phase d’arrêt, la troisième plage de valeurs est bornée par une troisième borne inférieure b3inf et une troisième borne supérieure b3sup.
La troisième borne inférieure b3inf et la troisième borne supérieure b3sup sont respectivement égales à deux constantes prédéterminées. L’état de fonctionnement de la deuxième roue libre 150 est alors un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée N22 appartient à la troisième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie NR appartient à une première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.
Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.
En particulier, certaines étapes décrites précédemment peuvent être réalisées dans un ordre différent de l’ordre décrit.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de surveillance pour surveiller au moins une roue libre (15, 150) interposée entre un arbre de travail (91, 910) d’un moteur (5, 50) d’un aéronef et un rotor (2) d’une voilure tournante (1) de cet aéronef, une roue libre dite « première roue libre (15) » étant interposée entre un premier arbre de travail (91) d’un moteur dit « premier moteur (5) » et le rotor (2), caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes : - détermination de l’initiation d’une phase de fonctionnement du premier moteur (5), ladite phase de fonctionnement comprenant au moins une phase de démarrage du premier moteur (5) et/ou au moins une phase d’arrêt du premier moteur (5), - mesure d’une vitesse de rotation dudit premier arbre de travail (91) dite « première vitesse de rotation d’entrée (N21 ) », - mesure d’une vitesse de rotation dudit rotor dite « vitesse de rotation de sortie (NR) » - comparaison de la vitesse de rotation de sortie (NR) à une première plage de valeurs prédéterminée, la première plage de valeurs étant bornée par une première borne inférieure (b 1 inf) et une première borne supérieure (blsup) qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur (5), - comparaison de la première vitesse de rotation d’entrée (N21) à une deuxième plage de valeurs prédéterminée, la deuxième plage de valeurs étant bornée par une deuxième borne inférieure (b2inf) et une deuxième borne supérieure (b2sup) qui varient en fonction de la phase de fonctionnement du premier moteur (5), - détermination d’un état de fonctionnement de ladite première roue libre (15), ledit état de fonctionnement de ladite première roue libre (15) étant un état de fonctionnement correct si la première vitesse de rotation d’entrée (N21) appartient à ladite deuxième plage de valeurs correspondant à une phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie (NR) appartient à ladite première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante, ledit état de fonctionnement de ladite première roue libre (15) étant un état de fonctionnement incorrect si la première vitesse de rotation d’entrée (N21) n’appartient pas à ladite deuxième plage de valeurs lorsque la vitesse de rotation de sortie (NR) appartient à ladite première plage de valeurs.
  2. 2. Procédé de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape d’affichage, ledit état de fonctionnement étant affiché sur un afficheur (31) lors de cette étape d’affichage.
  3. 3. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de mémorisation, ledit état de fonctionnement étant mémorisé sur une mémoire (27).
  4. 4. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape d’arrêt automatique du premier moteur (5) entraînant ladite première roue libre (15) si cette première roue libre (15) est dans un état de fonctionnement incorrect et si le premier moteur (5) est dans une phase de démarrage.
  5. 5. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit aéronef (1) comprenant au moins un sélecteur (36, 360) comprenant au moins une position « arrêt » engendrant l’arrêt d’un moteur (5, 50) et une position « vol » engendrant un fonctionnement normal du moteur (5, 50), la phase de fonctionnement d’un moteur (5, 50) est à chaque instant : - une phase de démarrage lorsque le sélecteur (36, 360) est manoeuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « vol », ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur (36, 360) est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « arrêt ».
  6. 6. Procédé de surveillance selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit sélecteur (36, 360) comprenant au moins une position « ralenti » engendrant le fonctionnement au ralenti du premier moteur, ladite phase de fonctionnement est à chaque instant : - une phase de démarrage lorsque le sélecteur (36, 360) est manœuvré pour passer de la position « arrêt » à la position « ralenti », - une phase de démarrage lorsque le sélecteur (36, 360) est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position « vol », ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur (36, 360) est manœuvré pour passer de la position « vol » à la position « ralenti », ou - une phase d’arrêt lorsque le sélecteur (36, 360) est manœuvré pour passer de la position « ralenti » à la position « arrêt ».
  7. 7. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, durant une phase de démarrage et à chaque instant de calcul, la deuxième borne inférieure (b2inf) et la deuxième borne supérieure (b2sup) sont fonction de la vitesse de rotation de sortie (NR) courante à cet instant de calcul.
  8. 8. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que durant une phase d’arrêt, la deuxième borne inférieure (b2inf) et la deuxième borne supérieure (b2sup) sont respectivement égales à deux constantes prédéterminées.
  9. 9. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit aéronef (1) comprenant au moins un moteur dit « deuxième moteur (50) » à démarrer après le premier moteur (5), une deuxième roue libre (150) étant interposée entre un deuxième arbre de travail (910) du deuxième moteur (50) et ledit rotor (1), ledit procédé comporte les étapes suivantes : - détermination de l’initiation d’une phase de fonctionnement du deuxième moteur (50), ladite phase de fonctionnement comprenant au moins une phase de démarrage du deuxième moteur (50) et/ou au moins une phase d’arrêt du deuxième moteur (50), - mesure d’une vitesse de rotation dudit deuxième arbre de travail dite « deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) », - comparaison de la deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) à une troisième plage de valeurs prédéterminée, la troisième plage de valeurs étant bornée au moins par une troisième borne supérieure (b3sup), - détermination d’un état de fonctionnement de ladite deuxième roue libre (150) au moins en fonction de la comparaison de la deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) à une troisième plage de valeurs prédéterminée.
  10. 10. Procédé de surveillance selon la revendication 9, caractérisé en ce que durant une phase de démarrage, la deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) appartient à ladite troisième plage de valeurs prédéterminée si la deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) est inférieure au quotient de la vitesse de rotation de sortie (NR) et d’une constante de proportionnalité (k) prédéterminée, ledit état de fonctionnement de ladite deuxième roue libre (150) étant un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée (NTL) appartient à ladite troisième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.
  11. 11. Procédé de surveillance selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que durant une phase d’arrêt, la troisième plage de valeurs étant bornée par une troisième borne inférieure (b3inf) et ladite troisième borne supérieure (b3sup), la troisième borne inférieure (b3inf) et ladite troisième borne supérieure (b3sup) sont respectivement égales à deux constantes prédéterminées, ledit état de fonctionnement de ladite deuxième roue libre (150) étant un état de fonctionnement correct si la deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) appartient à ladite troisième plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante lorsque la vitesse de rotation de sortie (NR) appartient à une première plage de valeurs correspondant à la phase de fonctionnement courante.
  12. 12. Aéronef (1) muni d’une voilure tournante et d’au moins un moteur dit « premier moteur (5) », une première roue libre (15) étant interposée entre un premier arbre de travail du premier moteur (5) et un rotor (2) de la voilure tournante (1), ledit aéronef (1) comprenant un système de surveillance (20) destiné à surveiller au moins la première roue libre (15), caractérisé en ce que ce système de surveillance (20) comporte - un premier dispositif de mesure (40) mesurant une vitesse de rotation dudit premier arbre de travail dite « première vitesse de rotation d’entrée (N21) », - un deuxième dispositif de mesure (45) mesurant une vitesse de rotation dudit rotor dite « vitesse de rotation de sortie (NR) », - une unité de traitement (25) reliée au premier dispositif de mesure (40) et au deuxième dispositif de mesure (45), l’unité de traitement (25) appliquant le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 pour déterminer un état de fonctionnement de ladite première roue libre (15).
  13. 13. Aéronef selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit système de surveillance (20) comporte un système de mesure (46, 460) mesurant au moins un paramètre permettant de déterminer une phase de fonctionnement d’un moteur (5, 50).
  14. 14. Aéronef selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (25) est reliée à au moins un des organes suivants : une unité d’alerte (30) munie d’un afficheur (31) apte à afficher ledit état de fonctionnement, une mémoire (27) apte à mémoriser ledit état de fonctionnement, une unité de contrôle et de régulation (35) apte à arrêter ledit premier moteur (5).
  15. 15. Aéronef selon la revendication 12, caractérisé en ce que, ledit aéronef (1) comprenant au moins un deuxième moteur (50) à démarrer après le premier moteur (5), une roue libre dite « deuxième roue libre (150) » étant interposée entre chaque deuxième arbre de travail (910) du deuxième moteur (50) et ledit rotor (1), le système de surveillance (20) comporte un troisième dispositif de mesure (400) mesurant une vitesse de rotation dudit deuxième arbre de travail (910) dite « deuxième vitesse de rotation d’entrée (N22) ».
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