FR3054333A1

FR3054333A1 - Surveillance de l'environnement d'un moteur d'aeronef stocke

Info

Publication number: FR3054333A1
Application number: FR1657004A
Authority: FR
Inventors: Anthony Xavier Stouky Yacine
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: FR3054333B1

Abstract

La présente invention concerne le domaine de la surveillance des moteurs d'aéronefs. Plus particulièrement, elle concerne les systèmes de surveillance de l'environnement d'un moteur pendant une période de non-utilisation. Elle propose un capteur d'au moins un paramètre d'environnement à proximité du moteur et un module d'analyse des données issues du capteur pour rechercher des anomalie susceptibles d'affecter le moteur. Ainsi, il est possible de détecter des conditions environnementales du moteur non-utilisé pendant la période de stockage et de contrôler les opérations de maintenance en fonction de cet environnement.

Description

054 333

57004 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :

(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)

©) N° d’enregistrement national

COURBEVOIE © Int Cl⁸ : G 05 B 23/02 (2017.01), B 64 F 5/00, G 06 Q 10/08, H 05 K 10/00

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1

©) Date de dépôt : 22.07.16.	© Demandeur(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES —
(© Priorité :	FR.
	@ Inventeur(s) : STOUKY YACINE, ANTHONY,
	XAVIER.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 26.01.18 Bulletin 18/04.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux	® Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension :	(© Mandataire(s) : GEVERS & ORES Société anonyme.

(£4/ SURVEILLANCE DE L'ENVIRONNEMENT D'UN MOTEUR D'AERONEF STOCKE.

FR 3 054 333 - A1 _ La présente invention concerne le domaine de la surveillance des moteurs d'aéronefs. Plus particulièrement, elle concerne les systèmes de surveillance de l'environnement d'un moteur pendant une période de non-utilisation. Elle propose un capteur d'au moins un paramètre d'environnement à proximité du moteur et un module d'analyse des données issues du capteur pour rechercher des anomalie susceptibles d'affecter le moteur. Ainsi, il est possible de détecter des conditions environnementales du moteur non-utilisé pendant la période de stockage et de contrôler les opérations de maintenance en fonction de cet environnement.

Surveillance de l’environnement d’un moteur d’aéronef stocké

La présente invention concerne le domaine de la surveillance des moteurs d’aéronefs. Plus particulièrement, elle concerne les systèmes de surveillance de l’environnement d’un moteur pendant une période de non-utilisation.

Les moteurs d’aéronefs modernes sont typiquement contrôlés par des systèmes électroniques. Ces systèmes électroniques sont des dispositifs de traitement de l’information en charge du fonctionnement et du contrôle des paramètres du moteur. Par exemple, les turbo-machines tels que les turbo-réacteurs, turbo-propulseurs ou turbomoteurs, sont ainsi contrôlé par un FADEC (Full Authority Digital Engine Control en anglais) qui s’interface entre le cockpit et le moteur. Le FADEC est un système de régulation numérique centré sur un calculateur à deux voies symétriques, redondantes et à pleine autorité.

Ces systèmes électroniques de contrôle des moteurs intègrent un module de surveillance (monitoring en anglais) de l’état du moteur. Le module de surveillance est connecté à un ensemble d’actionneurs et/ou de capteurs du moteur. Il est en charge d’exécuter des séquences de tests automatiques (built-in tests en anglais) permettant, par exemple, de tester le bon fonctionnement des actionneurs embarqués en testant le mouvement des géométries variables afin de détecter les grippages ou les actionneurs ne pouvant plus être déplacés ou encore qui ne sont plus déplacés avec la même dynamique. Ces tests automatiques testent également la validité des mesures des capteurs pour détecter un éventuel capteur défaillant. Le résultat de ces tests automatiques permet de connaître l’état de santé des composants du système de régulation et du moteur. Une interface utilisateur permet alors de consulter le résultat des tests sur un écran et de lancer les éventuelles procédures de maintenance requises.

Les séquences de tests sont typiquement lancées au démarrage des moteurs et en tout état de cause lorsque ceux-ci sont alimentés. Ceci peut suffire lorsque les aéronefs sont utilisés de façon très régulière, comme c’est le cas, par exemple, des avions commerciaux généralement exploités plusieurs fois par jour. En revanche, si l’aéronef reste inutilisé pendant une longue période de temps, il n’est pas possible de détecter une éventuelle dégradation de l’état du moteur pendant la période d’inutilisation. On dit alors que le moteur est stocké, ce qui signifie qu’il n’est pas utilisé. Le terme « stocké », dans ce contexte, ne signifie pas que le moteur est nécessairement extrait de l’appareil pour un stockage indépendant, mais simplement que le moteur est non utilisé. Dans la pratique, le moteur peut soit être extrait de l’aéronef et effectivement stocké dans une enceinte dédiée soit maintenu en place au sein de l’aéronef. La dégradation d’un moteur non-utilisé ou stocké, peut survenir pour plusieurs raisons. Le moteur peut subir des chocs pendant sa non-utilisation. Il peut également être soumis à des contraintes environnementales telles que l’humidité, la chaleur, une forte poussière ou du sable etc. Une telle dégradation de l’état du moteur ne sera alors détectée que lors de la remise en route de l’aéronef, c’est-à-dire à un moment où l’on souhaite justement utiliser l’aéronef et donc son moteur. Ce peut être, par exemple, le cas d’avions militaires non utilisés pendant une longue période et que l’on doit déployer rapidement, mais cette situation se retrouve dans le cas de l’aviation de tourisme, l’aviation d’affaire ou encore concernant des drones.

La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités en proposant un capteur d’au moins un paramètre d’environnement à proximité du moteur et un module d’analyse des données issues du capteur pour rechercher des anomalies susceptibles d’affecter le moteur. Ainsi, il est possible de détecter des conditions environnementales du moteur non-utilisé pendant la période de stockage et de contrôler les opérations de maintenance en fonction de cet environnement.

L’invention concerne un système de surveillance de l’environnement du moteur (1.2) d’un aéronef stocké caractérisé en ce qu’il comprend :

- au moins un capteur (1.7, 1.8) d’au moins un paramètre d’environnement disposé à proximité dudit moteur d’aéronef stocké ;

- un module d’acquisition de données (1.6) pour recueillir les données issues desdits capteurs ; et

- un module d’analyse des données issues des capteurs (1.6, 1.3) pour y rechercher des anomalies et générer des alertes.

Selon un aspect de l’invention, le système comporte en outre :

- un module de transmission des données issues des capteurs à une station au sol ; et en ce que :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs est implémenté dans ladite station au sol.

Selon un aspect de l’invention :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs est implémenté dans ledit module d’acquisition de données ; et en ce que le système comporte en outre :

- un module de transmission des données issues des capteurs et des résultats d’analyse à un terminal de consultation.

Selon un aspect de l’invention, le système comporte en outre :

- un module de stockage de données.

Selon un aspect de l’invention, le système comporte en outre :

- un module d’interface homme machine qui permet de contrôler le système et d’être notifié des alertes.

Selon un aspect de l’invention :

- le moteur étant stocké dans une enceinte dédiée, ledit système de surveillance est également implémenté dans ladite enceinte dédiée.

Selon un aspect de l’invention :

- le moteur étant laissé en place sur l’aéronef, ledit système de surveillance est posé à côté du moteur près de l’aéronef.

Selon un aspect de l’invention :

- ledit système de surveillance comporte au moins un capteur choisi parmi un capteur de température, un capteur de vibration, un capteur d’humidité, un détecteur de particules, un capteur de position et un capteur de pression.

Selon un aspect de l’invention :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs comporte des moyens pour générer une alerte lorsque ces données, ou un indicateur calculé à partir de ces données, dépassent un seuil maximal prédéterminé et/ou un seuil minimal prédéterminé.

Selon un aspect de l’invention, l’alerte n’est générée que lorsque le dépassement se produit pendant un laps de temps dépassant une durée prédéterminée.

Selon un aspect de l’invention, le système comporte en outre :

- des moyens pour recevoir une requête requérant un état de l’environnement du moteur ; et

- des moyens pour constituer cet état et le transmettre en retour.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :

la Figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l’invention ; la Figure 2 illustre un second mode de réalisation de l’invention.

L’idée à la base de l’invention est de doter l’environnement d’un système de surveillance de l’environnement du moteur. Ce système de surveillance comprend au moins un capteur d’au moins un paramètre de cet environnement ainsi qu’un module d’acquisition de données pour recueillir les données de ce ou ces capteurs. Le ou les capteurs sont disposés à proximité du moteur d’aéronef stocké. Le ou les capteurs utilisés peuvent, par exemple, être choisis parmi un capteur de température, un capteur de vibration pour détecter les chocs, un capteur d’humidité, un détecteur de particules pour détecter la présence de sable ou de poussières, un capteur de pression ou autres. Ils peuvent également comprendre un capteur de position, typiquement de type GPS, qui permet de localiser le moteur. A partir de la position du moteur, il est possible d’associer des paramètres environnementaux liés à la zone dans laquelle se trouve le moteur, zone marine, sableuse ou autre. Il est ainsi possible de surveiller l’environnement dans lequel le moteur est stocké et d’adapter la procédure de maintenance à la réalité de cet environnement. Il est également possible de détecter des anomalies comme des chocs, des températures extrêmes ponctuelles, une exposition anormale à du sable ou des poussières ou autres susceptible d’engendrer une dégradation de l’état du moteur et de déclencher une alerte pour une opération de maintenance appropriée.

Le moteur de l’aéronef peut être stocké selon divers modes de stockage. Il peut être démonté de l’aéronef et stocké dans une enceinte dédiée, mais il peut également être laissé en place sur l’aéronef qui est lui-même parqué dans un hangar, par exemple. Selon le mode de stockage du moteur de l’aéronef, le système de surveillance est logé soit dans l’enceinte dédiée soit simplement posé à côté du moteur près de l’aéronef.

Pour permettre de détecter les alertes, les données issues des capteurs doivent être analysées pour y rechercher des anomalies. Le système de surveillance comporte donc un module d’analyse des données issues des capteurs. Ce module d’analyse des données issues des capteurs peut être implémenté dans une station au sol, les données brutes issues des capteurs étant alors transmises à cette station au sol pour y être analysées. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le module d’analyse des données est intégré au module d’acquisition des données. Ce module d’analyse des données issues des capteurs permet la surveillance des paramètres mesurés et la détection d’anomalies dans ces paramètres pouvant générer des alertes. Les anomalies qui sont susceptibles d’engendrer une dégradation de l’état du moteur ou de ses équipements peuvent provenir de la détection d’un environnement défavorable ou de l’occurrence d’événements prédéfinis comme un choc par exemple. Typiquement, le module d’analyse va analyser un ou plusieurs types de données brutes du capteur pour produire des indicateurs relatifs à des états du système. Le calcul d’un indicateur peut, par exemple, être le lissage de la donnée brute du capteur. Un indicateur peut également être le résultat d’une corrélation entre plusieurs types de données brutes. De manière plus générale, le module d’analyse comporte des algorithmes statistiques qui en fonction des données calculent des indicateurs de santé représentatifs d’un état du système. Des seuils peuvent être définis pour des paramètres ou des indicateurs. Un seuil peut par exemple être défini sur des paramètres tels que la température, l’humidité, la présence de sable etc. Ces seuils peuvent être des seuils minimums et/ou des seuils maximums. Le module d’analyse compare les indicateurs ou données à leur seuil. Le dépassement d’un de ces seuils génère une alerte. Dans certains modes de réalisation, l’alerte ne sera générée que lorsque le dépassement du seuil se produira pendant un laps de temps dépassant une durée prédéterminée. Pour la détection des chocs, le système peut détecter les amplitudes vibratoires et/ou les fréquences, par exemple à l’aide d’un accéléromètre. Les alertes sont remontées à un utilisateur à l’aide d’un module d’interface homme-machine, par exemple un écran de visualisation des alertes et, éventuellement, des données brutes associées.

Les données sont recueillies par le module d’acquisition de données. Elles sont alors typiquement mémorisées dans une unité de stockage qui peut être de la mémoire ou un disque dur au sein du système de surveillance avant une transmission par un module de transmission à une unité de traitement au sol (ground station en anglais). Dans certains modes de réalisation, les données issues des capteurs sont directement transmises à la station au sol sans mémorisation dans une unité de stockage. La connexion entre le module de transmission et la station au sol doit alors être permanente. Cette station au sol permet l’acquisition, le stockage et l’analyse des données reçues depuis le système de surveillance. Elle inclue également l’interface homme machine permettant d’alerter un utilisateur sur les conditions de stockage du moteur. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de calcul nécessaires à l’analyse des données, c’est-à-dire le module d’analyse des données issues des capteurs, sont intégrés au système de surveillance, par exemple dans le module d’acquisition de données. Les résultats de l’analyse comprenant les éventuelles alertes sont alors mémorisées dans le module de stockage du système de surveillance. Le module de transmission fournit alors une connexion à un terminal qui offre l’interface homme machine permettant de contrôler le système et d’être notifier des alertes. La connexion peut être une connexion sans fil, du type Wi-Li par exemple, une connexion filaire comme un réseau Ethernet, voire même une transmission manuelle à l’aide d’une carte mémoire. Le terminal peut être tout type de dispositif de traitement de l’information comme un ordinateur ou une simple tablette informatique.

La puissance électrique nécessaire à l’alimentation du système de surveillance est réduite. De ce fait, l’utilisation d’une batterie permet d’envisager l’alimentation du système de surveillance sur de longues périodes. Alternativement, l’énergie nécessaire au système de surveillance peut être fournie par le réseau de fourniture d’énergie électrique. Cette alimentation électrique peut être externe à l’enceinte dédiée ou intégrée sous la forme de batteries.

La Figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode, le moteur 1.2 est rangé dans une enceinte dédiée 1.1 lors de son stockage. L’enceinte 1.1 comporte un système de surveillance qui comprend un module d’acquisition de données 1.6 associé à un ensemble de capteurs 1.7 et 1.8. Dans ce mode de réalisation, l’alimentation électrique 1.3 est extérieure à l’enceinte dédiée 1.1, par exemple sous la forme d’une batterie extérieure ou encore d’une connexion au réseau de fourniture d’énergie électrique. Alternativement, l’alimentation électrique 1.3 peut se situer dans l’enceinte dédiée 1.1. On notera que sur la figure, les alimentations électriques sont représentées par des flèches doubles tandis que les connexions de données sont représentées par des flèches simples. Les données sont transmises des capteurs 1.7 et 1.8 vers le module d’acquisition de données 1.6. Ces données sont mémorisées dans un module de stockage 1.4, puis sont transmises à une station au sol 1.10 (Ground Station en anglais) à l’aide d’une unité de transmission de données 1.5.

La station au sol 1.10 comprend un module d’acquisition de données 1.11 qui reçoit les données transmises par le module de transmission de données 1.5. Ces résultats sont alors mémorisés dans une unité de stockage de données 1.12, typiquement une base de données sur disque. Ces données sont alors analysées par un module d’analyse des données issues des capteurs, implémenté sur une unité de calcul 1.13 pour générer des alertes. Ces alertes et/ou les données brutes peuvent alors être visualisées par un opérateur humain via un affichage sur une interface homme-machine 1.14 typiquement un écran de visualisation.

La Figure 2 illustre un second mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, l’analyse des données issues des capteurs est effectuée directement dans le système de surveillance, dans le module d’acquisition de données 1.6 qui intègre alors le module d’analyse des données issues des capteurs. Les données brutes ainsi que les résultats de cette analyse sont alors mémorisés dans le module de stockage 1.4. Les éventuelles alertes peuvent être transmises via le module de transmission de données 1.5 à un terminal de consultation 1.10. La connexion entre le terminal de consultation 1.10 et le module de transmission de données 1.5 peut utiliser toute technologie de transmission, filaire ou sans fil. Avantageusement, le terminal de consultation permet également d’envoyer une requête à destination du module de transmission de données 1.5 pour requérir un état de l’environnement du moteur. Le module de transmission de données 1.5 récupère alors les données nécessaires pour constituer cet état dans le module de stockage 1.4 et transmet l’état ainsi constitué au terminal de consultation 1.10. Cette possibilité d’envoyer une requête pour obtenir un état de l’environnement du moteur est également possible dans le premier mode de réalisation à partir de l’interface homme-machine offerte par la station au sol.

Les autres éléments sont identiques aux éléments portant les mêmes références sur la Figure 1.

Ainsi, dans ces deux modes de réalisation, il est possible de surveiller l’environnement d’un moteur d’aéronef pendant son stockage et de générer des alertes lorsque des anomalies susceptibles de dégrader l’état du moteur sont détectées dans cet environnement. Les opérations de maintenance peuvent alors être adaptées pour tenir compte de l’environnement du moteur et des éventuelles anomalies détectées.

Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l’invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente.

Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en référence à des modes de réalisation spécifiques, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques, et les modifications qui se trouvent dans le champ d'application de la présente invention seront évidentes pour une personne versée dans l'art.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de surveillance de l’environnement du moteur (1.2) d’un aéronef stocké caractérisé en ce qu’il comprend :

- au moins un capteur (1.7, 1.8) d’au moins un paramètre d’environnement disposé à proximité dudit moteur d’aéronef stocké ;

- un module d’acquisition de données (1.6) pour recueillir les données issues desdits capteurs ; et

- un module d’analyse des données issues des capteurs (1.6, 1.3) pour y rechercher des anomalies et générer des alertes.
2. Système de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte en outre :

- un module de transmission des données issues des capteurs à une station au sol ; et en ce que :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs est implémenté dans ladite station au sol.
3. Système de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs est implémenté dans ledit module d’acquisition de données ; et en ce que le système comporte en outre :

- un module de transmission des données issues des capteurs et des résultats d’analyse à un terminal de consultation.
4. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte en outre :

- un module de stockage de données.
5. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte en outre :

- un module d’interface homme machine qui permet de contrôler le système et d’être notifié des alertes.
6. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que :

- le moteur étant stocké dans une enceinte dédiée, ledit système de surveillance est également implémenté dans ladite enceinte dédiée.
7. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que :

- le moteur étant laissé en place sur l’aéronef, ledit système de surveillance est posé à côté du moteur près de l’aéronef.
8. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que :

- ledit système de surveillance comporte au moins un capteur choisi parmi un capteur de température, un capteur de vibration, un capteur d’humidité, un détecteur de particules, un capteur de position et un capteur de pression.
9. Système de surveillance selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que :

- ledit module d’analyse des données issues des capteurs comporte des moyens pour générer une alerte lorsque ces données, ou un indicateur calculé à partir de ces données, dépassent un seuil maximal prédéterminé et/ou un seuil minimal prédéterminé.
10. Système de surveillance selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’alerte n’est générée que lorsque le dépassement se produit pendant un laps de temps dépassant une durée prédéterminée.
11. Système de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comporte en outre :

- des moyens pour recevoir une requête requérant un état de l’environnement du moteur ; et

5 - des moyens pour constituer cet état et le transmettre en retour.

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