FR3077881A1 - Procede et systeme de detection d'un endommagement d'aubes mobiles d'un aeronef - Google Patents

Abstract

Procédé de détection d'un endommagement d'aubes mobiles d'une roue aubagée d'un moteur d'aéronef, comprenant une mesure (E1) du régime du moteur, et pour chaque aube mobile : - une acquisition (E2) de mesures relatives au temps de passage de l'aube mobile au droit de la roue aubagée ; - un calcul (E3) d'une déflexion de l'aube mobile à partir desdites mesures et du régime du moteur ; - une extraction (E4) d'une composante dynamique de la déflexion ; - une détermination (E5) d'une variation de comportement dynamique de l'aube mobile ; - une comparaison (E6) de la variation de comportement dynamique à un premier seuil de variation lié à un deuxième seuil de variation d'une fréquence propre de l'aube mobile ; - une identification (E7) d'un endommagement de l'aube mobile lorsque ladite variation de comportement dynamique est supérieure ou égale au premier seuil de variation.

Description

Arrière-plan de l'invention

L'invention concerne le domaine de la surveillance d'un moteur d'aéronef et plus particulièrement, la détection d'un éventuel endommagement d'une ou plusieurs aubes mobiles sur une roue aubagée d'un moteur d'aéronef.

Les soufflantes des nouvelles générations de moteur d'aéronef sont équipées d'aubes composites. L'intégration de ces aubes dans une soufflante permet une amélioration sensible des performances de celle-ci et un gain en masse non-négligeable.

Cependant, la surveillance de l'état de santé d'aubes composites s'avère complexe à mettre en œuvre. Tandis que pour des aubes métalliques une simple inspection à l'œil nu permet de détecter directement un éventuel endommagement de celles-ci, un tel type de détection s'avère limitée pour des aubes composites. Par exemple, un choc sur une aube composite peut entraîner un délaminage et des dommages internes non-observables à l'œil nu et donc plus difficiles à détecter. Les aubes composites étant des produits à forte valeur ajoutée, il est fortement souhaitable de pouvoir planifier en amont une maintenance conditionnelle de celles-ci afin de réduire les délais et coûts de la maintenance au sol de l'aéronef. La planification de cette maintenance requiert donc une détection et une identification performantes de tout dommage éventuel d'une aube.

Une méthode de détection d'endommagement d'aube connue consiste en l'utilisation de capteurs tip-timing. Ces capteurs détectent et comptent le passage des aubes par rapport à une base de temps. Les mesures des capteurs tip-timing sont ensuite utilisées pour calculer la fréquence propre de chaque aube, la fréquence propre donnant une information sur l'état de santé de l'aube. Couramment, cette méthode nécessite au moins trois capteurs tip-timing pour effectuer les mesures, ainsi que des ressources en calcul importantes afin de déterminer les fréquences propres de chaque aube. Cette solution est donc applicable uniquement sur banc d'essai, où les contraintes d'intégration (ex : encombrement, masse) sont moindres. Une telle solution n'est cependant pas transposable pour un système embarqué dans un aéronef compte tenu des contraintes d'intégration et des ressources logicielles requises.

Un suivi vol à vol de l'état de santé des aubes n'est donc pas possible sans immobilisation au sol du moteur de l'aéronef.

Une autre solution connue de détection d'endommagement consiste à surveiller la fréquence propre de chaque aube à l'aide d'un « Ping-test ». Au cours de ce test, chaque aube est excitée à l'aide d'une impulsion de type choc, une mesure de la réponse impulsionnelle en fréquence de chacune d'elle permettant de déduire un éventuel endommagement. Néanmoins, une fois encore, un tel procédé nécessite une immobilisation du moteur de l'aéronef afin d'être mis en œuvre.

Or il existe un besoin pour une solution embarquée dans un aéronef permettant de contrôler l'état de santé de chacune de ses aubes et d'assurer un suivi de leur état de santé vol à vol. De manière générale, ce besoin concerne tout type d'aubes, ces dernières pouvant aussi bien être en matériau composite qu'en tout autre matériau, par exemple en métal.

Objet et résumé de l'invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.

A cet effet, l'invention propose un procédé de détection d'un endommagement d'une ou plusieurs aubes mobiles constitutives d'une roue aubagée d'un moteur d'aéronef, le procédé comprenant une mesure du régime du moteur, et pour chaque aube mobile, les étapes suivantes :

- une acquisition de mesures relatives au temps de passage du sommet de l'aube mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée ;

- un calcul d'une déflexion au sommet de l'aube mobile à partir desdites mesures et du régime du moteur ;

ce procédé comprenant en outre, pour chaque aube mobile, les étapes suivantes :

- une extraction d'une composante dynamique de la déflexion calculée ;

- une détermination d'une variation de comportement dynamique de l'aube mobile à partir de la composante dynamique extraite ;

- une comparaison de la variation de comportement dynamique déterminée à un premier seuil de variation, le premier seuil de variation étant lié à un deuxième seuil de variation d'une fréquence propre de l'aube mobile relatif à un seuil d'endommagement de l'aube mobile ;

- une identification d'un endommagement de l'aube mobile lorsque ladite variation de comportement dynamique est supérieure ou égale au premier seuil de variation.

Le procédé décrit ci-dessus permet d'identifier l'endommagement d'au moins une aube mobile à partir d'une détection indirecte de la dérive de sa fréquence propre. Cette identification est applicable à tout type d'aube, par exemple à des aubes composites ou métalliques. La mesure des temps de passage de chaque aube mise en correspondance avec la connaissance du régime du moteur permettent de calculer les déflexions relatives aux sommets de chaque aube et d'en extraire leurs composantes dynamiques respectives. D'éventuelles dérives du comportement dynamique de chaque aube sont ensuite surveillées en observant d'éventuelles variations de leurs composantes dynamiques, la dérive du comportement dynamique d'une aube donnant une indication indirecte sur la dérive de la fréquence propre de celle-ci.

En effet, un endommagement d'une aube conduirait à une dérive de sa fréquence propre, impactant les temps de passages mesurés pour celle-ci et conduisant donc à une dérive de la composante dynamique de sa déflexion. Ainsi la détection d'une dérive du comportement dynamique d'une aube, déduit de la variation de sa composante dynamique, et la comparaison de celle-ci avec un seuil prédéterminé, caractérisant un état de santé de l'aube, permet de conclure ou non à l'endommagement de cette aube.

L'endommagement éventuel d'une aube peut donc être détecté sans pour autant nécessiter le calcul de sa fréquence propre. Le procédé décrit ci-dessus est donc particulièrement simple à mettre en œuvre et ne nécessite pas d'importantes ressources en calcul. Le procédé ci-dessus est donc facilement intégrable dans un système embarqué dans l'aéronef.

Dans un exemple de réalisation, l'étape d'extraction de la composante dynamique de chaque aube mobile comprend une décontextualisation de cette composante, la dé-contextualisation comportant pour un même tour de la roue aubagée un calcul de la différence entre la composante dynamique de l'aube mobile et une moyenne des composantes dynamiques des autres aubes mobiles de la roue aubagée.

Dans un exemple de réalisation, ce procédé comprend en outre la sélection d'au moins une plage de régime du moteur pour laquelle l'ensemble des aubes mobiles sont pré-identifiées comme présentant un même comportement vibratoire et l'acquisition, uniquement pour ladite au moins une plage de régime du moteur sélectionnée, des mesures relatives au temps de passage du sommet de chaque aube mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée.

Dans un autre exemple de réalisation, ce procédé comprend en outre la sélection d'au moins une plage de régime du moteur pour laquelle l'ensemble des aubes mobiles sont pré-identifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et l'identification d'un endommagement d'au moins une aube mobile uniquement dans ladite au moins une plage de régime du moteur sélectionnée.

Avantageusement, la sélection d'au moins une plage de régime du moteur pour laquelle l'ensemble des aubes mobiles sont pré-identifiées comme présentant un même comportement vibratoire permet de minimiser le nombre de capteur nécessaire à la mesure des temps de passage des aubes mobiles. Plus précisément, un unique capteur tiptiming est ici nécessaire et le positionnement de celui-ci n'a pas d'importance tant qu'il demeure en regard d'une aube mobile de la roue aubagée. En effet, les aubes mobiles de la roue aubagée sont censées présenter un même comportement au regard de tout azimut de la roue aubagée à la traversée d'un phénomène synchrone. Par conséquent, la position du capteur en charge de mesurer les temps de passages des sommets de chaque aube n'influence pas les résultats. Chaque aube doit présenter un même comportement que ses comparses au droit du capteur, et ce où qu'il soit positionné, étant donné que celles-ci sont censées avoir la même fréquence propre en l'absence d'endommagement. Un seul capteur de mesure est donc ici nécessaire. Le nombre de capteur est donc ici minimisé, ce qui facilite l'intégration d'un système embarqué dans l'aéronef pour la détection de l'endommagement d'une ou plusieurs aubes.

Dans un exemple de réalisation, ce procédé comprend en outre l'émission d'une alarme suite à l'identification d'un endommagement de l'aube mobile.

L'invention propose également, selon un autre aspect, un programme d'ordinateur comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé résumé ci-dessus lorsqu'il est exécuté par un ordinateur.

L'invention propose également, selon un autre aspect, un système de détection d'un endommagement d'une ou plusieurs aubes mobiles constitutives d'une roue aubagée d'un moteur d'aéronef, le système comprenant des moyens d'acquisition configurés pour mesurer le régime du moteur et acquérir, pour chaque aube mobile, des mesures relatives au temps de passage du sommet de l'aube mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée, le système comprenant en outre des moyens de traitement comportant un module de calcul configuré pour calculer, pour chaque aube mobile, une déflexion au sommet de l'aube mobile à partir desdites mesures et du régime du moteur, les moyens de traitement comportant en outre:

- un module d'extraction configuré pour extraire une composante dynamique de la déflexion calculée ;

- un module de traitement configuré pour déterminer une variation de comportement dynamique de l'aube mobile à partir de la composante dynamique extraite ;

- un comparateur configuré pour comparer la variation de comportement dynamique déterminée à un premier seuil de variation, le premier seuil de variation étant lié à un deuxième seuil de variation d'une fréquence propre de l'aube mobile relatif à un seuil d'endommagement de l'aube mobile et identifier un endommagement de l'aube mobile lorsque ladite variation de comportement dynamique est supérieure ou égale au premier seuil de variation.

Dans un exemple de réalisation de ce système, le module d'extraction de la composante dynamique de chaque aube mobile comprend en outre un sous-module de dé-contextualisation de la composante dynamique, configuré pour réaliser pour un même tour de la roue aubagée un calcul de la différence entre la composante dynamique de l'aube mobile et une moyenne des composantes dynamiques des autres aubes mobiles de la roue aubagée.

Dans un exemple de réalisation de ce système, les moyens de traitement comprennent en outre un module de sélection configuré pour sélectionner au moins une plage de régime du moteur pour laquelle l'ensemble des aubes mobiles sont pré-identifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et les moyens d'acquisition sont en outre configurés pour acquérir uniquement pour ladite au moins une plage de régime du moteur sélectionnée par le module de sélection, des mesures relatives au temps de passage du sommet de chaque aube mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée.

Dans un autre exemple de réalisation de ce système, le module de sélection est configuré pour sélectionner au moins une plage de régime du moteur pour laquelle l'ensemble des aubes mobiles sont pré-identifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et le comparateur est configuré pour identifier un endommagement d'au moins une aube mobile uniquement dans ladite au moins une plage de régime du moteur sélectionnée par le module de sélection.

Dans un exemple de réalisation de ce système, les moyens d'acquisition comportent un unique capteur tip-timing installé au droit de ladite roue aubagée configuré pour acquérir uniquement des mesures relatives aux temps de passages du sommet de chaque aube mobile de l'ensemble sélectionné.

Dans un exemple de réalisation de ce système, les moyens de traitement sont intégrés dans un boîtier spécifique ou dans un boîtier électronique existant.

Brève description des dessins

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 illustre de manière schématique un système de détection d'un endommagement pour des aubes mobiles d'une roue aubagée d'un moteur d'aéronef ;

- La figure 2 est un organigramme selon un mode de réalisation particulier de l’invention, illustrant les étapes d’un procédé de détection d'un endommagement pour des aubes mobiles d'une roue aubagée d'un moteur d'aéronef, selon l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation

La figure 1 illustre de manière schématique un système 1 de détection d'un endommagement pour des aubes mobiles d'une roue aubagée (ou aubage) 3 d'un moteur 5 d'aéronef selon l'invention.

Ce système 1 comporte des moyens d'acquisition 7 de données, des moyens d'alertes 9, et des moyens de traitement 11 tel qu'un calculateur ou un ordinateur comprenant des moyens de calcul.

Les moyens de traitement 11 sont associés à des moyens de stockage se présentant sous la forme d'une ou plusieurs bases de données Dl, D2. Les moyens de traitement 11 sont en outre configurés pour exécuter un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code conçues pour mettre en œuvre un algorithme d'acquisition, de traitement de signal, d'analyse, et d'alerte selon le procédé de détection de l'invention. Les moyens de traitement 11 peuvent être intégrés dans un boîtier spécifique ou dans un boîtier électronique existant. Par exemple, les moyens de traitement 11 peuvent faire partie du calculateur ou plus particulièrement, du dispositif de régulation numérique du moteur ECU (Engine Control Unit) ou du dispositif de suivi de l'état de santé moteur EMU (Engine Monitoring Unit).

Les moyens d'acquisition 7 sont notamment configurés pour acquérir un signal temporel SI relatif à des aubes 31 mobiles d'une roue aubagée 3, par exemple la roue aubagée de la soufflante (Fan) ou de toute autre roue aubagée du moteur 5.

Avantageusement, les moyens d'acquisition 7 utilisent une technique de « tip-timing » pour mesurer les temps/instants de passage TOA (« Time Of Arrivai ») des aubes 31 mobiles. Habituellement, cette technique est utilisée dans les bancs d'essais pour mesurer les vibrations des aubes mobiles à partir de l'espace fixe.

Conformément à l'invention et comme il sera exposé plus loin, les moyens d'acquisition 7 intégrés dans le moteur 5 d'aéronef en exploitation, comportent un unique capteur tip-timing 71 installé sur le carter du moteur 5 au droit de la roue aubagée 3 pour acquérir le signal temporel SI.

Plus particulièrement, le capteur tip-timing 71 détecte et compte les passages des sommets des aubes 31 par rapport à une base de temps. Ainsi, le capteur tip-timing 71 peut mesurer le temps de passage courant entre les aubes 31 par rapport à un point de référence. Les temps/instants de passage (TOA) propres à chaque aube 31 peuvent ensuite être déduits des données mesurées par les moyens de traitement 11, ici via un module de calcul 13.

En d'autres termes, le capteur tip-timing 71 permet d'acquérir des mesures relatives aux temps/instants de passage du sommet de chaque aube 31 mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée 3.

En fonctionnement normal, les aubes 31 vont passer devant le capteur tip-timing 71 de manière régulière. On mesurera donc entre le passage de deux aubes consécutives un intervalle de temps At à régime donné.

A l'inverse, l'altération de l'état d'une aube, due par exemple à une usure ou à l'ingestion d'un corps étranger FOD (« Foreign Object Damage »), peut se traduire par une modification de la position de l'aube au moment où celle-ci passe devant le capteur 71. A titre d'exemple, sur la Figure 1 une des impulsions du signal SI, correspondant au passage d'une aube 311, faisant partie de l'ensemble des aubes 31, au droit du capteur tip-timing 71, est espacée des impulsions précédente et suivante par des intervalles Atl et At2 différents de l'intervalle constant At, traduisant une altération de l'état de l'aube 311.

Afin de pouvoir identifier chaque aube 31 (indépendamment de son état), les moyens de traitement 11 sont configurés pour analyser le signal temporel SI par rapport à une référence angulaire.

La référence angulaire peut être fournie par un capteur de « toptour » installé au regard d'une roue phonique solidaire de la roue aubagée. A titre d'exemple, une roue phonique 17 est couplée à la roue aubagée 3. La roue phonique 17 est solidaire de l'arbre 19 du moteur 5, lui-même solidaire de la roue aubagée 3 et tourne donc à la même vitesse que cette dernière. Une des dents 171 de la roue phonique 17 présente une forme différente des autres (par exemple, plus longue) pour permettre à un capteur 21 associé au top tour d'avoir une référence angulaire. Ainsi, la Figure 1 illustre le signal Tl de la roue phonique 17 avec une impulsion de top tour T12 en correspondance avec le signal temporel SI issu d'un capteur tip-timing 71.

En comparant les deux signaux, les moyens de traitement 11 peuvent identifier avec une grande précision chaque aube 31. Notamment, l'aube 311 de l'exemple précédent peut être identifiée, via la comparaison entre les signaux SI et Tl, en tant que troisième aube par rapport au toptour T12.

Il est important de préciser ici que l'on cherche par la suite à détecter une dégradation durable des performances d'une ou plusieurs aubes 31 liée à un endommagement, et non pas une simple perturbation temporaire observable sur le signal SI. Ainsi, la référence angulaire (top tour T12) décrite ci-dessus est uniquement utilisée pour identifier chacune des aubes 31 par rapport aux autres. La détection de l'endommagement d'une aube 31, qui sera décrite par la suite, ne consiste donc pas ici en la simple observation ou détection de la variation de l'intervalle At entre les impulsions mesurées entre les aubes 31 par le capteur tip-timing 71.

On notera de plus que le moteur 5 comporte de manière habituelle, une roue phonique 17 pour mesurer le régime moteur avec un capteur 21 de top tour afin d'identifier des balourds. Ainsi, le système de détection selon l'invention exploite la roue phonique existante avec son top-tour pour identifier les aubes.

En variante, la référence angulaire peut être générée par le capteur tip-timing 71 et une singularité sur une aube de la roue aubagée ellemême. Cette singularité peut correspondre à une aube présentant une longueur ou une largeur différente des autres aubes, ou ayant une forme spécifique ou un matériau rapporté spécifique.

Le capteur tip-timing 71 ou le capteur 21 de top-tour peuvent aussi être utilisés pour mesurer le régime du moteur 5 de l'aéronef.

Le capteur tip-timing 71 peut être de type capacitif, inductif, à courants de Foucault, ou encore une sonde optique ces différents types de capteurs étant robustes, précis et peu encombrants.

Le procédé de détection de l'endommagement d'une ou plusieurs aubes 31 mobiles constitutives de la roue aubagée est maintenant décrit.

Comme illustré sur la Figure 2, ce procédé comprend une étape de mesure El du régime du moteur 5 réalisée par les moyens d'acquisition 7.

Comme expliqué ci-dessus, la mesure du régime du moteur 5 peut être réalisée par le capteur tip-timing 71 ou le capteur 21 de top tour.

Parallèlement, le capteur tip-timing 71 effectue des mesures relatives aux temps/instants de passage du sommet de chaque aube mobile au droit du capteur. Les mesures peuvent à titre d'exemple consister en la mesure d'un signal temporel continu relatif aux passages du sommet de chaque aube 31 au droit du capteur tip-timing 71. Les moyens de traitement 11 effectuent alors un conditionnement des mesures issues du capteur tip-timing 71. Ce conditionnement consiste à identifier en temps réel chaque aube 31 dans le signal temporel mesuré à l'aide d'une référence angulaire (ex : le top tour T12), extraire du signal temporaire le temps de passage (TOA) relatif à une aube 31 identifiée, associer à l'aube 31 identifiée son temps de passage extrait ainsi qu'une information relative à son numéro de tour. Ainsi, l'ensemble des opérations décrites ci-dessus constituent des sous-étapes permettant l'acquisition des temps/instants de passage pour chaque aube 31 (étape E2).

Pour chaque acquisition d'un temps de passage (TOA) d'une aube 31, les moyens de traitement 11 calculent, via le module de calcul 13, une déflexion au sommet de cette aube (étape E3).

On entend ici par déflexion, l'écart spatial du sommet de l'aube 31 par rapport à une position théorique de celle-ci au repos. De manière connue, cet écart spatial s'explique par le fait qu'une aube 31 en rotation présente un phénomène de courbure lié à la force centrifuge, ainsi que des vibrations autour de sa position d'équilibre liées à son environnement, contrairement à un modèle théorique considérant l'aube 31 comme indéformable en rotation.

La déflexion spatiale est calculée à partir d'une soustraction entre le temps de passage réel mesuré (TOA) de l'aube 31 et un temps de passage théorique calculé pour celle-ci, le résultat de cette soustraction étant ensuite mis en relation avec la vitesse tangentielle de l'aube 31 pour le régime mesuré du moteur 5. Le temps de passage théorique de l'aube 31 est lui aussi calculé à partir du régime mesuré du moteur 5. Le calcul du temps de passage théorique de l'aube 31 est bien connu de l'homme du métier et n'est donc pas rappelé ici.

Comme il va être vu par la suite, on cherche à déterminer des variations éventuelles de comportements dynamiques parmi les aubes 31 mobiles. De manière connue, chaque déflexion d'une aube 31 est décomposable en une composante statique et une composante dynamique. Seule la composante dynamique va ici être considérée, car celle-ci est liée à la fréquence propre de l'aube 31, cette fréquence propre permettant de détecter toute dégradation éventuelle des propriétés mécaniques de l'aube 31. Autrement dit, la composante dynamique de la déflexion d'une aube 31 est liée au comportement dynamique de cette aube.

Ainsi, au cours de l'étape E4, les moyens de traitement 11 extraient, via un module d'extraction 111 illustré sur la figure 1, la composante dynamique pour chaque déflexion calculée, c'est-à-dire l'isolent de la composante statique. L'extraction de la composante dynamique est réalisée à l'aide de méthodes d'isolation connues de l'état de l'art (ex : moyenne, ou utilisation d'un filtre passe haut pour extraire une composante haute fréquence).

Le module d'extraction 111 comprend par ailleurs un sous-module de dé-contextualisation 111a. Le sous-module de dé-contextualisation 111a est configuré pour réaliser au cours de l'étape d'extraction E4, une sous-étape de dé-contextualisation de chaque composante dynamique visà-vis des paramètres du vol (ex : régime moteur, vitesse, phases de vol). Cette dé-contextualisation a pour objet d'isoler la composante dynamique de chaque aube 31 vis-à-vis des autres aubes 31 d'un même ensemble, étant donné que dans le cas contraire les aubes d'un même ensemble de la roue aubagée 3 sont censées voir les mêmes conditions de vol. La sousétape de dé-contextualisation, réalisée par le sous-module de décontextualisation 111a, permet alors d'isoler le comportement dynamique de chaque aube 31 par une formulation comparable entre chaque vol, permettant alors d'utiliser ces données en tant que référentiel. La décontextualisation de la composante dynamique d'une aube 31 est effectuée à chaque tour de cette aube 31, en tenant compte respectivement de l'ensemble des composantes dynamiques des autres aubes 31 de la roue aubagée 3 pour le même numéro de tour.

Plus précisément, la dé-contextualisation de la composante dynamique d'une aube 31 est réalisée en calculant, pour un même numéro de tour, la différence entre la composante dynamique de l'aube et une moyenne de l'ensemble des composantes dynamiques des autres aubes 31 de la roue aubagée 3. A titre d'exemple, pour une roue aubagée 3 comprenant N aubes 31 et pour un même numéro de tour de 5 l'ensemble des aubes 31 de la roue aubagée 3, la dé-contextualisation de la composante dynamique d'une aube 31 numéro i (où i est un entier) est réalisée comme suit. Après extraction de l'ensemble des composantes dynamiques des aubes 31 pour un même numéro de tour, on calcule la moyenne de l'ensemble des composantes dynamiques des N-l autres 10 aubes 31 numéro j, où j est un entier et j^i. On retranche ensuite à la composante dynamique de l'aube i la moyenne précédemment calculée, permettant ainsi une dé-contextualisation de la composante dynamique de l'aube 31 numéro i. Un même type de dé-contextualisation est également appliquée à chacune des composantes dynamiques des autres aubes 31 15 numéro j. Cette dé-contextualisation permet donc de comparer le comportement dynamique de chaque aube 31 par rapport au comportement dynamique moyen de l'ensemble des autres aubes de la roue aubagée 3 lorsque celles-ci passent au droit du capteur tip-timing 71 durant un même tour.

Les moyens de traitement 11 réalisent en outre, via un module de sélection 112, une étape de sélection S d'une ou plusieurs plages de régime du moteur 5 pour lesquelles l'ensemble des aubes 31 de la roue aubagée 3 sont supposées synchrones, c'est-à-dire supposées présenter un même comportement vibratoire pour une même plage de régime du 25 moteur 5. Les plages de régime du moteur 5 sont ici pré-identifiées par rapport à une base de données de référence, par exemple la base de données Dl, comme garantissant que l'ensemble des aubes 31 présentent un même comportement vibratoire lorsqu'elles passent au droit du capteur tip-timing 71.

Avantageusement, l'étape de sélection S permet de minimiser le nombre de capteur nécessaire à la mesure du temps de passage des aubes mobiles. Ainsi, grâce à cette étape un unique capteur tip-timing 71 est utilisé dans le système 1 de détection. Le positionnement de ce capteur n'a pas d'importance tant qu'il demeure en regard des aubes 31 35 mobiles de la roue aubagée 3.

En effet, pour une ou plusieurs plages pré-identifiées de régime du moteur 5, des aubes 31 mobiles non-endommagées sont censées présenter un même comportement au regard de tout azimut de la roue aubagée 3 à la traversée d'un phénomène synchrone. Par conséquent, la position du capteur tip-timing 71 en charge de mesurer les temps de passage (TOA) du sommet de chaque aube 31 n'influence pas les résultats. L'utilisation d'un unique capteur tip-timing 71 permet avantageusement d'adresser les problèmes d'intégration (ex : encombrement, masse, disposition du capteur) présents dans l'état de l'art, permettant d'embarquer le système 1 dans l'aéronef.

Dans l'exemple de la Figure 2, l'étape de sélection S est exécutée par le module de sélection 112 suite à l'étape d'extraction E4. Ainsi, durant un même tour de la roue aubagée 3, les composantes dynamiques sont déterminées pour l'ensemble des aubes 31 de la roue aubagée 3 quelles que soient les plages de régime du moteur 5. Par la suite, seules les composantes dynamiques des aubes 31 supposées présenter un même comportement vibratoire dans la ou les plages pré-identifiées de régime du moteur 5 sont prises en compte par le procédé. Autrement dit, la détection d'un éventuel endommagement des aubes 31 est uniquement effectuée sur la ou les plages pré-identifiées de régime du moteur 5. Néanmoins, les autres composantes dynamiques qui n'ont pas été sélectionnées peuvent être référencées et stockées dans une base de données de suivi, par exemple la base de données D2.

Cependant, l'étape de sélection de sélection S peut aussi être mise en œuvre avant toute étape précédant l'étape d'extraction E4 des composantes dynamiques des aubes 31, à partir du moment où le module de traitement 11 dispose de la mesure de régime du moteur 5.

Ainsi dans un autre exemple, l'étape de sélection S peut être mise en œuvre après l'étape de mesure El de régime du moteur 5 et avant l'étape d'acquisition E2 des temps d'arrivée des aubes 31. Dans ce deuxième exemple, l'acquisition des temps d'arrivée des aubes 31 (étape E2) n'est alors effectuée que pour la ou les plages pré-identifiées du régime du moteur 5. Ainsi, les étapes de calcul de déflexions (étape E3), d'extraction de composantes dynamiques (étape E4) et les étapes ultérieures de détection d'un éventuel endommagement des aubes 31 ne seront effectuées que pour la ou les plages de régime pré-identifiées du moteur 5.

En vue d'identifier un éventuel endommagement d'une ou plusieurs aubes 31 pour chaque plage de régime du moteur 5 sélectionnée au cours de l'étape de sélection S, les moyens de traitement 11 comprennent en outre un module de traitement 113 prenant pour entrées les composantes dynamiques sélectionnées par le module de sélection 112.

Le module de traitement 113 est configuré pour déterminer (étape E5) une éventuelle variation du comportement dynamique de chaque aube 31, en déterminant une variation des composantes dynamiques de chaque aube 31, et en mettant ces variations en relation avec une base de données référentielle. Les résultats de l'étape de détermination E5 sont de plus ajoutés à la base de données de suivi, ici la base de données D2. Ainsi, l'étape de détermination E5 peut être vue comme une étape d'analyse du comportement dynamique vibratoire de chaque aube 31 pour chaque plage de régime du moteur sélectionnée au cours de l'étape de sélection S.

Dans l'exemple illustré, la base de données référentielle est la base de données Dl. Cette base de données comprend notamment différents seuils et mesures reliés à la fréquence propre de chaque aube 31 de la roue aubagée 3. L'ensemble des données de cette base sert de référentiel pour définir le comportement nominal de chaque aube 31 et permet donc de caractériser le comportement et l'état de santé de toute aube 31 de la roue aubagée 3.

La base de données Dl référentielle peut être constituée au cours d'une phase d'apprentissage E9, par exemple durant un vol de l'aéronef lorsque le moteur 5 est neuf ou réparé et que les aubes 31 ne présentent aucune usure. En alternative, la phase d'apprentissage E9 peut être effectuée en banc d'essais.

En vue de constituer la base de données Dl référentielle, la phase d'apprentissage E9 peut être conçue de manière à permettre de :

- déterminer un ou plusieurs seuils définissants une bonne santé ou un endommagement d'une aube 31, ces seuils étant mis en correspondance avec la composante dynamique de sa déflexion, et donc indirectement avec la fréquence propre de l'aube 31 ;

- déterminer les fréquences propres de chaque aube 31 à partir d'au moins un des seuils enregistrés dans la base de données Dl.

Dans l'exemple illustré sur la Figure 2, la phase d'apprentissage E9 est réalisée consécutivement à l'étape de détermination E5, les données acquises durant cette phase étant stockées dans la base de données Dl référentielle. La phase d'apprentissage E9 est ici illustrée en traits pointillés, celle-ci n'étant exécutée que pour permettre une initialisation de la base de données Dl référentielle.

Dans le procédé ici décrit, la phase d'apprentissage E9 a déjà été exécutée et les moyens de traitement 11 procèdent, via un comparateur 114, à une étape de comparaison E6 suite à l'étape de détermination E5. L'étape de comparaison E6 consiste à comparer chaque variation détectée d'une composante dynamique de la déflexion d'une aube 31, c'est-à-dire chaque variation de son comportement dynamique, avec un ou plusieurs seuils préenregistrés dans la base de données Dl référentielle.

Au cours de cette étape E6, chaque variation de composante dynamique, donc de comportement dynamique, détectée pour une aube 31 est notamment comparée à un premier seuil de variation, qui correspond indirectement à un état de santé de l'aube. Ce premier seuil est lié à un deuxième seuil qui concerne la variation de la fréquence propre de l'aube 31, l'atteinte de ce seuil correspondant à un endommagement de l'aube 31.

Les premier et deuxième seuils sont été déterminés puis enregistrés dans la base de données Dl référentielle au cours d'une phase d'apprentissage E9 initiale.

La détection d'une variation de la composante dynamique de la déflexion de l'aube 31, c'est à dire la variation de son comportement dynamique, est donc ici liée à la détection indirecte d'une dérive de la fréquence propre de cette aube 31, cette dérive au-delà d'un seuil prédéterminé traduisant un endommagement de celle-ci.

Ainsi, si la variation de la composante dynamique de la déflexion/du comportement dynamique de l'aube 31 est supérieure au premier seuil de variation, cela signifie que la fréquence propre de l'aube 31 présente ellemême une dérive traduisant un endommagement de l'aube 31. En effet, un endommagement de l'aube 31 conduit à une dérive de sa fréquence propre et donc à une dérive de la composante dynamique de sa déflexion.

Par conséquent, lorsque le comparateur 114 détecte que la variation de la composante dynamique de la déflexion/du comportement dynamique de l'aube 31 est supérieure ou égale au premier seuil, l'aube 31 est identifiée (étape E7) comme endommagée.

Une alarme indiquant l'endommagement de l'aube 31 est alors émise (étape E8) à destination des moyens d'alertes 9 (via par exemple, des moyens sonores et/ou de visualisation). De même, des messages à envoyer ou à tenir à disposition de la maintenance peuvent être déclenchés au cours de l'émission de l'alarme.

Par ailleurs, afin de minimiser l'émission de fausses alarmes, l'étape de comparaison E6 peut en outre mettre en oeuvre une succession de sous-étapes consistant à isoler les aubes susceptibles d'être dégradées des aubes probablement saines. Cette sous-étape peut être réalisée par comparaison de proche en proche du comportement dynamique observé pour chaque aube 31, par exemple par comparaison des variations des composantes dynamiques de chaque aube 31 avec divers seuils de références qui ont été préenregistrés dans la base de données DI référentielle au cours d'une phase d'apprentissage E9 initiale.

A titre d'exemple, durant la phase d'apprentissage E9, il est possible de comparer pour une aube 31 dans un cas nominal, c'est-à-dire en l'absence d'endommagement, le comportement dynamique de cette aube 31 vis-à-vis des autres aubes 31 de la roue aubagée 3. Le résultat obtenu pour cette comparaison sert alors de référence comportementale dans la base de données Dl. Au cours de l'étape E6, une comparaison du comportement dynamique de cette même aube 31 vis-à-vis des autres aubes 31 de la roue aubagée 3 est de nouveau effectuée. Durant l'étape E6, les résultats des comparaisons effectuées pour l'aube 31 au cours des étapes E6 et E9 sont alors eux même comparés. En fonction de l'écart obtenu entre la référence comportementale déterminée au cours de l'étape E9 et le comportement dynamique de l'aube 31 déterminé au cours de l'étape E6, l'aube 31 peut alors être éventuellement présumée dégradée et isolée.

Toujours afin de minimiser l'émission de fausses alarmes, la phase d'identification E7 peut comprendre en outre une sous-étape permettant de confirmer l'endommagement d'une aube 31 via le franchissement de seuils en liens avec les présomptions de l'étape de comparaison E6 et une purification des fausses alertes par vraisemblance. A titre d'exemple, l'endommagement d'une aube 31 est confirmé seulement si la variation de sa composante/son comportement dynamique, déterminée à l'étape E5, est supérieure à un seuil préenregistré dans la base de données DI et si l'aube 31 a été présumée dégradée et isolée au cours l'étape E6.

Avantageusement, le procédé décrit ci-dessus permet d'identifier l'endommagement d'au moins une aube 31 mobile à partir d'une détection indirecte de la dérive de sa fréquence propre. La mesure des temps/instants de passage (TOA) de chaque aube 31 et la connaissance du régime du moteur 5 permettent de calculer les déflexions relatives aux sommets de chaque aube 31.

D'éventuelles dérives du comportement dynamique de chaque aube 31 sont alors surveillées, la dérive du comportement dynamique d'une aube 31 donnant une indication sur la dérive de la fréquence propre de celle-ci.

Ainsi, la détection d'une dérive du comportement dynamique d'une aube 31 et la comparaison de celle-ci avec au moins un seuil prédéterminé, caractérisant un état de santé de l'aube, permet de conclure ou non à l'endommagement de cette aube 31. L'endommagement éventuel d'une aube 31 peut donc être détecté sans pour autant nécessiter le calcul de sa fréquence propre. Le procédé décrit ci-dessus est donc particulièrement simple à mettre en œuvre et ne nécessite pas d'importantes ressources en calcul. L'intégration du procédé ci-dessus est donc facilement intégrable dans un système embarqué de l'aéronef. Ce procédé est en outre à applicable à tout type d'aube, par exemple à des aubes composites ou métalliques.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé de détection d'un endommagement d'une ou plusieurs aubes (31) mobiles constitutives d'une roue aubagée (3) d'un moteur (5) d'aéronef, le procédé comprenant une mesure (El) du régime du moteur, et pour chaque aube (31) mobile, les étapes suivantes :

   - une acquisition (E2) de mesures relatives au temps de passage du sommet de l'aube (31) mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée (3) ;

   - un calcul (E3) d'une déflexion au sommet de l'aube (31) mobile à partir desdites mesures et du régime du moteur (5) ;

   ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chaque aube (31) mobile, les étapes suivantes :

   - une extraction (E4) d'une composante dynamique de la déflexion calculée ;

   - une détermination (E5) d'une variation de comportement dynamique de l'aube (31) mobile à partir de la composante dynamique extraite ;

   - une comparaison (E6) de la variation de comportement dynamique déterminée à un premier seuil de variation, le premier seuil de variation étant lié à un deuxième seuil de variation d'une fréquence propre de l'aube mobile relatif à un seuil d'endommagement de l'aube (31) mobile ;

   - une identification (E7) d'un endommagement de l'aube (31) mobile lorsque ladite variation de comportement dynamique est supérieure ou égale au premier seuil de variation.
2. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'extraction (E4) de la composante dynamique de chaque aube (31) mobile comprend une dé-contextualisation de cette composante, la décontextualisation comportant pour un même tour de la roue aubagée (3) un calcul de la différence entre la composante dynamique de l'aube mobile (31) et une moyenne des composantes dynamiques des autres aubes mobiles (31) de la roue aubagée (3).
3. 3. Procédé de détection selon les revendications 1 ou 2, comprenant en outre la sélection (S) d'au moins une plage de régime du moteur (5) pour laquelle l'ensemble des aubes (31) sont pré-identifîées comme présentant un même comportement vibratoire et l'acquisition (E2), uniquement pour ladite au moins une plage de régime du moteur (5) sélectionnée, des mesures relatives au temps de passage du sommet de chaque aube (31) mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée (3).
4. 4. Procédé de détection selon les revendications 1 ou 2, comprenant en outre la sélection (S) d'au moins une plage de régime du moteur (5) pour laquelle l'ensemble des aubes (31) mobiles sont préidentifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et l'identification (E7) d'un endommagement d'au moins une aube (31) mobile uniquement dans ladite au moins une plage de régime du moteur (5) sélectionnée.
5. 5. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre l'émission (E8) d'une alarme suite à l'identification d'un endommagement de l'aube mobile.
6. 6. Programme d'ordinateur comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé 1 à 5 lorsqu'il est exécuté par un ordinateur.
7. 7. Système (1) de détection d'un endommagement d'une ou plusieurs aubes mobiles (31) constitutives d'une roue aubagée (3) d'un moteur (5) d'aéronef, le système (1) comprenant des moyens d'acquisition (7) configurés pour mesurer le régime du moteur (5) et acquérir, pour chaque aube (31) mobile, des mesures relatives au temps de passage du sommet de l'aube (31) mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée (3), le système comprenant en outre des moyens de traitement (11) comportant un module de calcul (13) configuré pour calculer, pour chaque aube (31) mobile, une déflexion au sommet de l'aube (31) mobile à partir desdites mesures et du régime du moteur (5) ;

   ce système (1) étant caractérisé en ce que les moyens de traitement (11) comportent en outre:

   - un module d'extraction (111) configuré pour extraire une composante dynamique de la déflexion calculée ;

   - un module de traitement (113) configuré pour déterminer une variation de comportement dynamique de l'aube (31) mobile à partir de la composante dynamique extraite ;

   - un comparateur (114) configuré pour comparer la variation de comportement dynamique déterminée à un premier seuil de variation, le premier seuil de variation étant lié à un deuxième seuil de variation d'une fréquence propre de l'aube mobile relatif à un seuil d'endommagement de l'aube (31) mobile et identifier un endommagement de l'aube (31) mobile lorsque ladite variation de comportement dynamique est supérieure ou égale au premier seuil de variation.
8. 8. Système (1) de détection selon la revendication 7, dans lequel le module d'extraction (111) de la composante dynamique de chaque aube (31) mobile comprend en outre un sous-module de dé-contextualisation (111a) de la composante dynamique, configuré pour réaliser pour un même tour de la roue aubagée (3) un calcul de la différence entre la composante dynamique de l'aube mobile (31) et une moyenne des composantes dynamiques des autres aubes mobiles (31) de la roue aubagée (3).
9. 9. Système (1) de détection selon les revendications 7 ou 8, dans lequel les moyens de traitement (11) comprennent en outre un module de sélection (112) configuré pour sélectionner au moins une plage de régime du moteur (5) pour laquelle l'ensemble des aubes (31) mobiles sont préidentifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et dans lequel les moyens d'acquisition (7) sont en outre configurés pour acquérir uniquement pour ladite au moins une plage de régime du moteur (5) sélectionnée par le module de sélection (112), des mesures relatives au temps de passage du sommet de chaque aube (31) mobile au droit d'une zone de référence de la roue aubagée (3).
10. 10. Système (1) de détection selon les revendications 7 ou 8, dans lequel les moyens de traitement (11) comprennent en outre un module de sélection (112) configuré pour sélectionner au moins une plage de régime du moteur (5) pour laquelle l'ensemble des aubes (31) mobiles sont préidentifiées comme présentant un même comportement vibratoire, et dans lequel le comparateur (115) est configuré pour identifier un endommagement d'au moins une aube (31) mobile uniquement dans ladite au moins une plage de régime du moteur (5) sélectionnée par le module de sélection (112).
11. 11. Système (1) de détection selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel les moyens d'acquisition (7) comportent un unique capteur tip-timing (71) installé au droit de ladite roue aubagée (3) configuré pour acquérir uniquement des mesures relatives aux temps de passages du sommet de chaque aube (31) mobile de l'ensemble sélectionné.
12. 12. Système (1) de détection selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel les moyens de traitement (11) sont intégrés dans un boîtier spécifique ou dans un boîtier électronique existant.

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