FR3087755A1 - Procede et systeme de suivi de defaut d'une structure d'aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de suivi d'un défaut mécanique sur une structure d'aéronef, le procédé comprenant : une localisation (100) d'un défaut mécanique de la structure par définition d'une première zone de la structure, une acquisition (200), in situ, de premières mesures de paramètre caractéristique d'un défaut sur la première zone de la structure, le procédé comprenant en outre une acquisition (400), in situ, de deuxièmes mesures de paramètre caractéristique d'un défaut sur la structure, ainsi qu'une estimation (500) d'une évolution du défaut mécanique, au moyen d'un comparaison entre les premières mesures et les deuxièmes mesures acquises sur la structure d'aéronef, les deuxièmes mesures et les premières mesures correspondant au même paramètre caractéristique.

Description

Procédé et système de suivi de défaut d'une structure d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention appartient au domaine de la maintenance préventive et de la prédiction de fatigue des structures aéronautiques.

L'invention concerne plus particulièrement un procédé, un système et un produit programme logiciel pour le suivi de défauts mécaniques d'une structure d'aéronef, telle qu'une nacelle de turbomachine, par contrôle non destructif intégré.

ETAT DE LA TECHNIQUE En général, la majorité des éléments purement structuraux d'un aéronef ne font l'objet d'une surveillance que lors d'inspections périodiques auxquels l'ensemble de l'aéronef est soumis, par exemple des inspections de type Cou « C-checks » ayant lieu tous les 24 mois ou après 10 000 heures de vol.

S'agissant notamment d'une structure mécanique IFS (pour « Inner Fixed Structure ») d'un inverseur de poussée de turbomachine, l'inspection est souvent réalisée manuellement par un opérateur.

L'espacement entre les inspections et l'absence d'outils d'aide à la décision pour l'opérateur limitent la fiabilité du contrôle.

Il existe un risque que l'aéronef vole avec un inverseur de poussée ayant un endommagement de la structure.

Par ailleurs, l'efficacité économique de ce mode de maintenance n'est pas satisfaisante.

Les structures mécaniques de l'aéronef sont souvent surdimensionnées pour pouvoir supporter de longues périodes sans réparation.

De plus, les structures sont souvent remplacées lors du C-check en l'absence de besoin avéré d'un tel remplacement.

Enfin, un enjeu important pour les compagnies aériennes est de réduire le temps d'immobilisation de leurs aéronefs pour maintenance, afin d'optimiser le taux d'utilisation de leur flotte aérienne.

Pour pallier ces problèmes, il existe des systèmes de contrôle non destructif intégré des structures mécaniques de l'aéronef, dits systèmes 2 SHM pour « Structural Health Monitoring ».

Ces systèmes comprennent des capteurs embarqués dans l'aéronef au voisinage des structures à surveiller.

Ces capteurs sont le plus souvent collés sur une surface de la structure mécanique à surveiller ou noyés dans le volume de la structure.

5 Cette instrumentation permet de réaliser des mesures d'intégrité mécanique de la structure en utilisant des émetteurs d'ondes guidées mécaniques (par exemple des ondes acoustiques comme des ondes de Lamb) qui doivent être traitées et analysées afin d'identifier et de caractériser un défaut de la structure.

Une fois les mesures réalisées, une 10 décision peut être prise de planifier une intervention sur l'aéronef.

Dans les systèmes SHM existants, l'identification, la localisation et la caractérisation de la taille du défaut sont réalisées en comparant des mesures acquises sur l'échantillon sous analyse à des mesures obtenues à partir d'un échantillon de référence.

Par définition, l'échantillon de 15 référence est à l'état sain et sans défaut mécanique.

Avec ces systèmes, il est toutefois nécessaire que l'échantillon sous analyse soit porté à un état thermique identique à l'état thermique de l'échantillon de référence.

En pratique, cette contrainte cause des retards dans l'analyse de 20 défauts mécaniques, car il est complexe de soumettre l'échantillon sous analyse à un état thermique précis.

De plus, en cas de changement ou de réparation de la structure mécanique analysée, il faut caractériser et enregistrer en mémoire un nouvel échantillon de référence.

25 Enfin, ce mode de mesure nécessite de disposer d'une base de données de référence renseignée avec chaque défaut possible de l'aéronef.

Le volume des données de référence à stocker est important, ce qui consomme de l'espace mémoire.

30 PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION Il existe un besoin pour un système de diagnostic de défauts permettant de déterminer à quelle date une réparation ou un remplacement d'une structure d'aéronef doivent être réalisés, dans une 3 approche de maintenance préventive.

On cherche à assister la prise de décision par un opérateur chargé de la maintenance de l'aéronef.

La solution recherchée doit être simple et ne pas fortement accroître l'encombrement et la consommation d'énergie de l'aéronef.

5 Il existe un besoin supplémentaire pour un système de diagnostic qui n'entraîne pas de retards dans la détection et le suivi des défauts.

A ce titre, l'invention concerne selon un premier aspect un procédé de suivi d'un défaut mécanique sur une structure d'aéronef, le procédé comprenant : 10 une localisation d'un défaut mécanique de la structure par définition d'une première zone de la structure, une acquisition, in situ, de premières mesures de paramètre caractéristique d'un défaut sur la première zone de la structure, une acquisition, in situ, de deuxièmes mesures de paramètre 15 caractéristique d'un défaut sur la structure, une estimation d'une évolution du défaut mécanique, au moyen d'un comparaison entre les premières mesures et les deuxièmes mesures acquises sur la structure d'aéronef, les premières mesures et les deuxièmes mesures correspondant au même paramètre caractéristique.

20 Le procédé de suivi de défaut de l'invention permet ainsi de localiser et de caractériser un défaut mécanique d'une structure.

Une estimation de l'évolution du défaut préalablement caractérisé est ensuite réalisée, via une comparaison entre des premières mesures réalisées sur la zone du défaut mécanique et des deuxièmes mesures in situ du même paramètre.

25 L'estimation de l'évolution du défaut permet une détermination raisonnée de la nécessité d'une maintenance et/ou d'une immobilisation.

On évite ainsi avantageusement de réaliser une maintenance à intervalles réguliers de la structure, qui ne reflète pas nécessairement l'état de dégradation réel de la structure, sans pour autant risquer de faire 30 voler l'aéronef avec une structure défaillante.

Notamment, il n'est pas requis de mettre la zone d'acquisition des premières mesures ou la zone d'acquisition des deuxièmes mesures dans un état identique à un état de référence - par exemple, des conditions 4 identiques de température et de pression par rapport à une structure utilisée comme référence.

Ainsi, la détection et l'estimation d'évolution d'un défaut sont rapides et ne nécessitent pas de se référer à une base de données de 5 référence.

L'invention permet d'effectuer un suivi en temps réel de l'évolution de la structure dans une optique de maintenance préventive.

En effectuant les maintenances au moment opportun, on réduit le temps total d'immobilisation des aéronefs, ce qui permet aux compagnies aériennes 10 d'optimiser l'usage et la profitabilité de leur flotte.

Le procédé de suivi de défaut tel que défini ci-avant peut présenter en outre les caractéristiques suivantes non limitatives, seules ou en l'une quelconque des combinaisons techniquement possibles : 15 - l'acquisition des deuxièmes mesures est réalisée, au même moment que l'acquisition des premières mesures, sur une deuxième zone de la structure ne comprenant pas la localisation du défaut mécanique ; - dans ce dernier cas, la deuxième zone est identifiée selon un critère de vote majoritaire ; 20 - l'acquisition des deuxièmes mesures est réalisée, ultérieurement à l'acquisition des premières mesures, sur la localisation du défaut mécanique ; - les premières mesures et les deuxièmes mesures sont des mesures acquises par des capteurs piézoélectriques ou des capteurs à fibre optique 25 en réponse à un signal d'excitation émis par un émetteur d'ondes mécaniques guidées ; - les premières mesures et les deuxièmes mesures sont des mesures de température et/ou de pression et/ou d'humidité ; - l'estimation comprend la détermination d'une date à partir de laquelle il 30 est prévu qu'une dimension du défaut dépassera un seuil prédéterminé, la dimension étant de préférence une longueur ou une surface ; - l'estimation comprend la détermination d'un état de dégradation de la structure à une date future ; 5 - le procédé comprend un apprentissage préliminaire au cours duquel une localisation de l'émetteur et une localisation d'une pluralité de capteurs configurés pour réaliser l'acquisition des premières mesures et/ou des deuxièmes mesures sont enregistrées en mémoire ; 5 - le procédé comprend un téléchargement préliminaire de données d'une base de connaissances, lesdites données étant utilisées au cours de l'estimation d'évolution du défaut ; - le procédé comprend en outre un test d'état de capteur, à l'issue duquel un mode de panne est activé s'il est déterminé qu'un capteur configuré 10 pour réaliser l'acquisition des premières mesures et/ou des deuxièmes mesures est dans un état non fonctionnel.

D'après un deuxième aspect, l'invention concerne un système de suivi d'un défaut mécanique sur une structure d'un aéronef, embarqué 15 dans l'aéronef et comportant : un réseau de capteurs positionnés sur la structure et configurés pour mesurer une réponse à une sollicitation de la structure, un module de centralisation configuré pour rassembler des mesures acquises par le réseau de capteurs, 20 une unité de contrôle du réseau de capteurs et du module de centralisation, une unité de traitement comprenant une mémoire, l'unité de traitement étant configurée pour mettre en oeuvre un procédé de suivi de défaut tel que défini ci-avant.

25 Des caractéristiques possibles et non limitatives du système de l'invention sont les suivantes, prises seules ou en l'une quelconque des combinaisons techniquement possibles : - le système comprend en outre un émetteur configuré pour générer des ondes mécaniques guidées afin de solliciter des zones de la structure ; 30 - le module de centralisation est un superviseur associé à des capteurs piézoélectriques ou un lecteur optique associé à des capteurs à fibre optique ; 6 - le système comprend en outre des capteurs de température et/ou des capteurs de pression et/ou des capteurs d'humidité positionnés sur la structure ; - le système comprend en outre un système de stockage d'énergie 5 configuré pour alimenter en énergie électrique un émetteur et/ou le réseau de capteurs et/ou le module de centralisation lorsqu'un suivi de défaut est réalisé en cours de vol de l'aéronef.

PRESENTATION GENERALE DES FIGURES 10 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est illustrative et non limitative, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : La Figure 1 illustre des phases de vie d'un système de suivi de défauts mécaniques pour une turbomachine ; 15 La Figure 2 représente schématiquement un système de suivi de défauts mécaniques d'une structure IFS d'inverseur de poussée selon un mode de réalisation ; La Figure 3 est une vue schématique en perspective d'un ensemble de capteurs du système de la Figure 2, selon une variante possible ; 20 La Figure 4 illustre les étapes d'un procédé de suivi de défaut mécanique d'une structure selon un premier mode de réalisation ; La Figure 5 est un graphique représentatif de l'évolution passée et prédictive de la taille d'un défaut, obtenu par l'étape de pronostic du procédé de suivi de défaut de la Figure 4 ; 25 La Figure 6 illustre les étapes d'un procédé de suivi de défaut mécanique d'une structure selon un deuxième mode de réalisation ; La Figure 7 est un diagramme représentatif d'états de fonctionnement et transitions entre états pour le système de la Figure 2.

30 DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION Dans toute la suite, on décrira des modes de réalisation de l'invention pour la détection de défauts d'une structure IFS (pour « Inner Fixed Structure ») d'un inverseur de poussée d'une nacelle de 7 turbomachine à double flux, l'inverseur de poussée étant mobile entre une position rétractée et une position déployée.

Dans cette dernière position, l'inverseur de poussée traverse le conduit secondaire de la turbomachine et les flux de gaz sont renvoyés vers l'avant du moteur.

Le système de 5 suivi de défauts peut être associé à une seule structure d'inverseur de poussée ou à plusieurs structures.

On comprendra toutefois que l'invention peut être appliquée avec les mêmes avantages pour d'autres structures mécaniques d'une turbomachine, ainsi que pour d'autres architectures de turbomachine.

10 Dans la description qui va suivre ainsi que sur les dessins annexés, des éléments similaires sont désignés par les mêmes références alphanumériques.

On a donné en Figure 1 un diagramme des phases d'utilisation d'un système de suivi de défaut mécanique (appelé système SHM dans la suite) 15 d'inverseur de poussée d'aéronef.

Pendant la phase de fabrication, le système SHM assiste l'opérateur dans la détection de défauts, et lui permet d'intervenir sur les défauts avant la mise en service.

Pendant la phase d'utilisation, le système permet de détecter en 20 priorité des défauts qui remettent en cause la sécurité du vol.

Au cours de la phase de maintenance, le système SHM permet d'accélérer l'identification et la caractérisation de la taille d'un défaut par un opérateur, afin d'engager la réparation de la structure.

Les transitions représentées sont comme suit : El - Avion bon pour 25 livraison / E2 - Rebut prononcé / E3 - Maintenance préventive ou alerte d'existence d'un défaut / E4 - Avion bon pour remise en service / ES Partie défectueuse démontée / E6 - Reconditionnement approuvé / E7 et E8 - Décision de retrait de l'aéronef.

30 Système de suivi d'un défaut d'une structure IFS Les éléments constitutifs d'un système SHM 2 de suivi de défaut mécanique sur une structure fixe interne 1 d'inverseur de poussée sont représentés de manière schématique sur la Figure 2.

8 La structure 1 présente, par exemple, une surface en matériau composite de type sandwich à alvéoles en nid d'abeille, susceptible de se dégrader au cours du temps et de présenter des défauts mécaniques.

Le système 2 est embarqué dans l'aéronef, si bien qu'il ne nécessite 5 pas un branchement à un système au sol pour fonctionner.

Ce système comporte un module de centralisation 3, une unité 4 de contrôle d'émetteurs 10, d'un réseau de capteurs (qui rassemble les éléments identifiés par les références lia-1 jusqu'à 13c-3) ainsi que du module 3, une unité de traitement 5 comprenant une mémoire 6 et un 10 module 8 de gestion de l'énergie.

Les émetteurs 10-1, 10-2, 10-3 sont configurés pour générer des ondes mécaniques guidées afin de solliciter respectivement une première zone, une deuxième zone et une troisième zone de la structure.

Par « zone de la structure » on entend une surface bien délimitée de la structure 1 15 dont la position en l'absence de dégradation est déterminée.

Les zones peuvent par exemple correspondre à des mailles voisines sur la surface de la structure IFS 1, dont des coins sont délimités par les positions des capteurs sur la surface.

De façon préférée, ces émetteurs sont des transducteurs 20 piézoélectriques PZT (pour Titano-Zirconate de Plomb).

Chacune desdites zones est ici associée à un réseau de capteurs piézoélectriques et à un réseau de capteurs à fibre optique à réseau de Bragg.

A titre d'exemple, la première zone est associée à un réseau piézoélectrique 1 la-1 et un réseau à fibres optiques 11b-1.

Ces capteurs 25 sont configurés pour mesurer une réponse à une sollicitation d'un émetteur.

Les capteurs piézoélectriques desdits réseaux sont connectés à plusieurs noeuds de capteurs piézoélectriques dont un noeud de capteurs 12a.

Les capteurs à fibres optiques desdits réseaux sont connectés à 30 plusieurs noeuds de capteurs à fibres optiques dont un noeud de capteurs 12b.

Les noeuds de capteurs permettent de rassembler les mesures acquises, de les sauvegarder éventuellement dans une mémoire temporaire et les router vers le module de centralisation 3.

9 Les deux dits noeuds de capteurs sont donc reliés à une interface du module de centralisation 3.

Le module 3 comporte un superviseur pour rassembler les mesures des capteurs piézoélectriques et un lecteur optique pour émettre et lire 5 des signaux lumineux sur des tronçons de fibre optique des capteurs à fibre optique.

Ici, le module comprend ainsi à la fois un superviseur et un lecteur optique puisque le système de la Figure 2 correspond à une solution mixte, comportant à la fois des mesures piézoélectriques et optiques.

10 Si une solution purement piézoélectrique est retenue, il est possible de mutualiser les émetteurs 10-1, 10-2, 10-3 et les capteurs lla-1, lia-2, 11a-3 en utilisant des transducteurs capables à la fois d'émettre et de recevoir des ondes, et il est possible d'utiliser seulement un superviseur pour centraliser et router les signaux de mesure.

15 On comprendra que selon une variante, le système SHM pourrait comprendre uniquement des capteurs à fibre optique.

Les capteurs, les noeuds de capteurs et le module de centralisation sont connectés à l'unité de contrôle 4.

De façon optionnelle et avantageuse, le système SHM comprend ici 20 également des capteurs de paramètres d'environnement de la structure IFS 1, dont des capteurs de température 13a-1 à 13a-3, des capteurs de pression 13b-1 à 13b-3 et des capteurs d'humidité 13c-1 à 13c-3 tels que des capteurs d'humidité.

Ces capteurs peuvent être accolés ou non à la structure.

Le système pourrait aussi comporter d'autres types de capteurs 25 comme des capteurs de déformation.

Ces capteurs peuvent être également reliés à l'unité de contrôle 4 ou bien communiquer les informations de mesure à l'unité de traitement 5 de manière séparée.

De façon optionnelle, l'unité de traitement 5 est également 30 configurée pour communiquer à distance avec un serveur 7 comprenant une base de données de connaissances dont l'usage sera décrit ci-après, la communication se faisant via un réseau autorisé pour les opérations aéronautiques tel qu'un réseau Internet crypté.

10 Le module 8 de gestion de l'énergie est également embarqué dans l'aéronef (ce qui rend le système SHM autonome en vol).

De préférence, le module 8 ne prélève pas l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement des composants du moteur, mais dispose de batteries 5 séparées.

Le module 8 peut ainsi alimenter les autres composants du système en énergie électrique lorsque le système SHM 2 est activé.

Le module 8 peut comprendre en outre des composants électroniques de puissance, tels que des convertisseurs DC/DC, pour adapter les niveaux de tension et d'intensité électriques selon les besoins 10 des composants du système 2.

L'unité de traitement est de préférence configurée pour se connecter à une interface homme-machine utilisateur permettant de visualiser en temps réel des affichages de données de mesure.

Il peut s'agir d'une interface homme-machine d'une tablette ou d'un ordinateur 15 portable d'un opérateur.

Le système présenté ici présente l'avantage de ne pas nécessiter un traitement de données à distance, sur un site décentralisé, pour réaliser une caractérisation et une estimation d'évolution d'un défaut mécanique de la structure IFS.

20 A titre illustratif, on a représenté en Figure 3 un ensemble de capteurs positionnés sur la structure 1 selon une solution mixte à mesures piézoélectriques et optiques.

La portion représentée de la structure 1 présente deux zones 71 et Z2.

Chaque zone comprend : 25 - un transducteur PZT 10 en mode émetteur relié à un capteur à fibre optique 11b, - un transducteur PZT 1 la en mode récepteur relié à un capteur à fibre optique 11b.

Des signaux émis par les émetteurs sont aptes à se propager le long 30 de la surface de la structure.

Lorsqu'un signal d'excitation émis par un transducteur en mode émetteur ne rencontre pas de défauts, le signal reçu par le transducteur en mode récepteur correspond au signal émis ; 11 dans le cas contraire, le signal reçu est perturbé par rapport au signal émis.

Le traitement des mesures par l'unité de traitement 4, ou par une unité de traitement externe récupérant a posteriori les mesures, permet 5 de mettre en exergue la présence et la localisation de défauts mécaniques.

On pourra se référer à la demande de brevet français de numéro d'enregistrement FR1759562, notamment aux procédés décrits en relation aux Figures 5 et 6 de cette demande, pour des exemples de traitements de données issues des mesures résultant en la localisation 10 d'un défaut mécanique au niveau d'une maille de la surface de la structure IFS.

Procédés de suivi de défaut mécanique 15 La Figure 4 illustre les étapes d'un procédé de suivi de défaut, exécuté par exemple par l'unité de traitement 4 du système IFS 2, selon un premier mode.

Dans ce mode, un défaut mécanique (comme un délaminage ou un trou dans la surface de l'IFS) est caractérisé après sa localisation par des 20 premières mesures de paramètre caractéristique de l'état de surface de la structure IFS.

Ici, le paramètre caractéristique est une signature issue de mesures d'ondes guidées, caractérisant la bonne propagation des ondes guidées.

Le défaut est localisé dans une zone Zl.

Des deuxièmes mesures sont ensuite réalisées pour le même 25 paramètre caractéristique, au sein de la même zone Z1, à un instant ultérieur.

La comparaison des premières et deuxièmes mesures de signature permet de connaître l'évolution entre les deux instants de mesure, et d'estimer l'évolution du défaut dans le futur.

Les premières mesures et les deuxièmes mesures sont donc 30 réalisées in situ, à même la structure IFS dont il s'agit d'étudier les éventuels défauts.

On précise ci-après les étapes du procédé selon ce premier mode.

A une étape optionnelle 50, un apprentissage préliminaire est réalisé au cours duquel on enregistre (en mémoire 7) une localisation des 12 émetteurs 10-1, 10-2, 10-3 et une localisation de l'ensemble des capteurs du système 2.

L'enregistrement de ces localisations comprend une calibration des mesures d'ondes guidées.

5 On peut également réaliser, en parallèle ou non, un téléchargement préliminaire 60 de données d'une base de données de connaissances.

Il peut s'agir de données enregistrées dans des serveurs distants, telles que des données issues d'un apprentissage automatique, permettant à l'unité de traitement 4 de réaliser l'estimation d'évolution de défaut 10 conformément à une banque d'exemples connus.

On peut en outre réaliser, en parallèle ou non, un test 70 d'état de capteur, par exemple en utilisant des émetteurs fonctionnels et en analysant la réception de signaux émis.

A l'issue de ce test, s'il est déterminé qu'un capteur configuré pour réaliser l'acquisition des 15 premières mesures et/ou des deuxièmes mesures est dans un état non fonctionnel, un mode de panne dudit capteur est activé.

Par « mode de panne » on entend que les mesures issues de ce capteur seront corrigées ou ne seront pas exploités, ou que les chemins de propagation utilisés pour les mesures ultérieures ne passent pas par ce capteur.

20 A une étape 100, l'unité de traitement 4 détermine une localisation d'un défaut 20 de la structure mécanique.

Ici, comme il est visible sur la Figure 3, un défaut 20 est identifié sur la zone 71.

La localisation du défaut est déterminée à partir de mesures de 25 localisation.

Ici, les mesures de localisation sont des mesures relatives à la propagation d'ondes guidées.

Ces mesures sont acquises à l'aide des émetteurs 10 et des capteurs lla et 11b.

De façon préférentielle, on détermine la position du défaut 20 au sein de la zone Zl.

30 Ensuite, à une étape 200, des premières mesures de paramètre caractéristique du défaut 20 sont acquises in situ à l'aide des capteurs du système 2, à une date DO.

13 Par « paramètre caractéristique du défaut », on entend un paramètre dont la valeur évolue au cours de l'évolution du défaut.

Par exemple, si le défaut grossit en taille, une signature obtenue à partir d'une mesure d'ondes guidées est de plus en plus perturbée.

5 Selon une première variante, les premières mesures sont du même type que les mesures de localisation.

Notamment, les premières mesures peuvent être des mesures à ondes guidées, à partir d'une sollicitation exercée sur la structure par un émetteur 10.

Dans cette première variante, on peut envisager de réaliser la 10 localisation du défaut mécanique, ainsi que les premières mesures utilisées pour l'estimation d'évolution du défaut mécanique, au cours d'une seule et même étape.

Selon une deuxième variante, les premières mesures portent sur un paramètre caractéristique distinct de celui utilisé pour les mesures de 15 localisation.

A titre d'exemple, il peut s'agir de mesures de température, de pression ou d'humidité réalisées dans la zone du défaut 20.

Les premières mesures peuvent être stockées dans la mémoire 6 propre du système SHM 2 à l'issue de leur acquisition.

Les premières mesures permettent de réaliser, à une étape 300, 20 une caractérisation de la taille du défaut mécanique.

Par exemple, une longueur, une profondeur ou une surface d'une irrégularité à la surface de la structure IFS, cette irrégularité constituant le défaut mécanique, peut être déterminée au cours de l'étape 300.

25 A une étape 400, des deuxièmes mesures également in situ sont réalisées sur la structure.

Ces deuxièmes mesures portent sur le même paramètre caractéristique que les premières mesures définies ci-avant.

Il s'agit par exemple de nouvelles mesures d'ondes guidées.

Dans le mode représenté en Figure 4, les deuxièmes mesures sont 30 réalisées sur la même zone Z1 dans laquelle le défaut 20 a été localisé, à une date Dl ultérieure à la date DO des premières mesures.

Ensuite, à une étape 500, on effectue une comparaison entre les données issues des premières mesures et des deuxièmes mesures.

14 On rappelle que les deux mesures portent sur le même paramètre.

Ainsi, l'évolution du paramètre mesuré entre la date DO et la date D1 permet d'établir une estimation de l'évolution future du défaut.

Par exemple, une tendance d'évolution d'une dimension du défaut 5 peut être déterminée.

La Figure 5 représente plusieurs courbes donnant une dimension de défaut, ici une longueur maximale du défaut (en ordonnée) en fonction du temps (en abscisse).

Dans cet exemple, on a réalisé deux itérations de premières 10 mesures (à l'aide d'ondes guidées) à la date DO : une itération correspondant aux hachures et une itération correspondant aux pois.

De même, on a réalisé deux itérations de deuxièmes mesures à la date Dl.

Le traitement des deux jeux de mesures permet de prédire par régression la longueur maximale du défaut à des dates ultérieures.

15 Un avantage de disposer d'au moins deux jeux de mesures est d'améliorer la fiabilité de l'estimation.

En alternative, un seul jeu de mesures peut être réalisé.

Ici, à la date D2 future, on prédit que le défaut 20 présentera une longueur maximale L, qui reste en-deçà d'un seuil de longueur 20 prédéterminé considéré comme critique.

Ce seuil critique déclenche une détermination que la structure IFS est détériorée et doit être réparée ou remplacée.

En revanche, à la date D3, il est estimé que la longueur maximale du défaut 20 dépassera le seuil critique.

25 L'étape 500 d'estimation d'évolution du défaut comprend ainsi la détermination d'une date à partir de laquelle il est prévu qu'une dimension du défaut 20 dépassera le seuil critique de longueur.

Le système SHM est ainsi en mesure de prévoir la date où la dimension du défaut justifie de placer l'aéronef en maintenance.

30 De manière optionnelle, on peut combiner les prédictions issues de plusieurs défauts situés à des localisations différentes dans la structure, de sorte à déterminer un état global de dégradation de la structure.

Cela 15 permet de fournir un indicateur synthétique pour assister la prise de décision de placer l'aéronef en maintenance.

La Figure 6 illustre les étapes d'un procédé de suivi de défaut, exécuté par exemple par le système IFS 2, selon un deuxième mode.

5 Le défaut est, là encore, localisé dans la zone Z1.

Ce procédé est similaire au procédé décrit précédemment en relation à la Figure 4, sauf pour ce qui concerne l'acquisition des deuxièmes mesures et le mode d'estimation de l'évolution du défaut de la structure IFS.

Les deuxièmes mesures sont toujours réalisées pour le même 10 paramètre caractéristique que les premières mesures.

Ici, ce sont des mesures d'ondes guidées.

Toutefois, les premières et deuxièmes mesures ne portent plus sur la même zone Z1.

Les deuxièmes mesures sont en effet réalisées sur une zone Z2 qui sert de zone témoin.

15 On choisit donc préférentiellement une zone Z2 de la structure IFS qui ne présente pas de défaut mécanique.

De façon préférentielle, la zone Z2 est identifiée selon un critère de vote majoritaire.

Ce vote est de préférence réalisé de manière automatique selon des données d'apprentissage, à partir de mesures 20 obtenues sur plusieurs zones, par exemple des mesures obtenues suite à des sollicitations mécaniques.

Dans ce deuxième mode, on compare les mesures de paramètres obtenues sur la zone Z1, comprenant le défaut, et les mesures obtenues sur la zone Z2, considérée exempte de défaut.

Cette comparaison est 25 utilisée comme base de l'estimation d'évolution du défaut de la zone Zl.

On notera que dans le premier mode et le deuxième mode décrits ci-avant, il n'est pas nécessaire de se référer à un état de référence de la structure mécanique pour caractériser le défaut ou pour réaliser un pronostic de son évolution dans le temps.

30 En effet, les premières et les deuxièmes mesures sont des mesures « réelles » réalisées sur une même structure IFS donnée.

On ne se réfère pas à un modèle théorique de structure IFS ou à une structure d'un autre inverseur de poussée.

16 On a donné en Figure 7 un diagramme des modes de fonctionnement du système SHM de la Figure 2, afin d'illustrer les relations entre les fonctions de diagnostic et de pronostic de défaut 5 mécanique et les autres fonctions du système.

Les rectangles à texte correspondent à des fonctions du système ; on a également représenté les transitions entre états.

Les transitions sont liées à des événements externes ou internes, selon la typologie suivante : 10 T1 - Activation du système SHM, énergie fournie au système ; T2 - Demande d'apprentissage ou demande de diagnostic en l'absence d'un apprentissage préalable ; T3 - Apprentissage terminé ; T4 - Première demande de diagnostic ; 15 T5 - Demande de téléchargement ; T6 - Connexion établie avec la base de connaissance ; T7 - Fin du téléchargement de données de connaissance ; T8 - Déconnexion de la base de connaissance ; T9 - Système SHM en panne ; 20 T10 - Réparation du système SHM ; T11 - Test d'état de capteurs achevé et demande de diagnostic ; T12 - Diagnostic terminé ; T13 - Pronostic d'évolution de défaut à réaliser ; T14 - Pronostic d'évolution de défaut terminé ; 25 T15 - Pronostic terminé et mauvaise confiance dans le résultat ; T16 - Nouveau défaut identifié ou suivi d'un défaut connu ; T17 - Interface homme-machine connectée ;

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de suivi d'un défaut mécanique sur une structure (1) 5 d'aéronef, le procédé comprenant : une localisation (100) d'un défaut (20) mécanique de la structure par définition d'une première zone (Z1) de la structure, une acquisition (200), in situ, de premières mesures de paramètre caractéristique d'un défaut sur la première zone (Z1) de la structure (1), 10 le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une acquisition, in situ, de deuxièmes mesures de paramètre caractéristique d'un défaut sur la structure (1), ainsi qu'une estimation (500) d'une évolution du défaut (20) mécanique, au moyen d'un comparaison entre les premières mesures et 15 les deuxièmes mesures acquises sur la structure (1) d'aéronef, les premières mesures et les deuxièmes mesures correspondant au même paramètre caractéristique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'acquisition des 20 deuxièmes mesures est réalisée, au même moment que l'acquisition (200) des premières mesures, sur une deuxième zone (Z2) de la structure (1) ne comprenant pas la localisation du défaut (20) mécanique, la deuxième zone étant identifiée selon un critère de vote majoritaire. 25
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'acquisition (400) des deuxièmes mesures est réalisée, ultérieurement à l'acquisition (200) des premières mesures, sur la localisation du défaut (20) mécanique.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les 30 premières mesures et les deuxièmes mesures sont des mesures acquises par des capteurs piézoélectriques (11a) ou des capteurs à fibre optique (11b) en réponse à un signal d'excitation émis par un émetteur (10) d'ondes mécaniques guidées. 18
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les premières mesures et les deuxièmes mesures sont des mesures de température et/ou de pression et/ou d'humidité.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'estimation (500) comprend la détermination d'une date à partir de laquelle il est prévu qu'une dimension du défaut (20) dépassera un seuil prédéterminé, la dimension étant de préférence une longueur ou une surface.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'estimation (500) comprend la détermination d'un état de dégradation de la structure (1) à une date future.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant un apprentissage (50) préliminaire au cours duquel une localisation de l'émetteur (10) et une localisation d'une pluralité de capteurs configurés pour réaliser l'acquisition des premières mesures et/ou des deuxièmes mesures sont enregistrées en mémoire.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant un téléchargement (60) préliminaire de données d'une base de connaissances, lesdites données étant utilisées au cours de l'estimation (500) d'évolution du défaut (20).
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre un test (70) d'état de capteur, à l'issue duquel un mode de panne est activé s'il est déterminé qu'un capteur (11a) configuré pour réaliser l'acquisition des premières mesures et/ou des deuxièmes mesures est dans un état non fonctionnel.
11. 11. Système (2) de suivi d'un défaut mécanique sur une structure (1) d'un aéronef, embarqué dans l'aéronef et comportant : 19 un réseau de capteurs (11a, 11b) positionnés sur la structure (1) et configurés pour mesurer une réponse à une sollicitation de la structure (1), un module de centralisation (3) configuré pour rassembler des 5 mesures acquises par le réseau de capteurs (11a, 1 lb), une unité de contrôle (4) du réseau de capteurs et du module de centralisation, une unité de traitement (5) comprenant une mémoire (6), l'unité de traitement étant configurée pour mettre en oeuvre un procédé 10 de suivi selon l'une des revendications 1 à 10.
12. 12. Système selon la revendication 11, comprenant en outre un émetteur (10) configuré pour générer des ondes mécaniques guidées afin de solliciter des zones de la structure (1).
13. 13. Système selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le module de centralisation (3) est un superviseur associé à des capteurs piézoélectriques ou un lecteur optique associé à des capteurs à fibre optique.
14. 14. Système selon l'une des revendications 11 à 13, comprenant en outre des capteurs de température (13a) et/ou des capteurs de pression (13b) et/ou des capteurs d'humidité (13c) positionnés sur la structure (1). 25
15. 15. Système selon l'une des revendications 11 à 14, comprenant en outre un système de stockage d'énergie (8) configuré pour alimenter en énergie électrique un émetteur (10) et/ou le réseau de capteurs (11a, 11b) et/ou le module de centralisation (3) lorsqu'un suivi de défaut est réalisé en cours de vol de l'aéronef. 15 20