FR3103211A1 - Système embarqué modulaire d’enregistrement et de déchargement de données d’un calculateur d’une turbomachine - Google Patents

Système embarqué modulaire d’enregistrement et de déchargement de données d’un calculateur d’une turbomachine Download PDF

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Abstract

Système embarqué modulaire d’enregistrement et de déchargement de données d’un calculateur d’une turbomachine Un système modulaire (10) d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine (1), le système modulaire (10) étant destiné à être embarqué sur une turbomachine (1) et comprenant une unité de commande, des moyens de mémorisation, des moyens de communication destiné à communiquer avec un calculateur (6) de contrôle du moteur de la turbomachine et à décharger les données du calculateur (6) en temps réel en cours de fonctionnement de la turbomachine (1) dans les moyens de mémorisation, et une unité d’alimentation configurée pour être couplée à une source d’alimentation et alimenter le système modulaire (10) en électricité. Le système modulaire (10) comprend des moyens de fixation manuelle réversible permettant de monter le système modulaire (10) sur la turbomachine (1) de manière amovible. Figure pour l’abrégé : Fig.1.

Description

Système embarqué modulaire d’enregistrement et de déchargement de données d’un calculateur d’une turbomachine
La présente invention appartient au domaine de l’assistance à la maintenance aéronautique. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un système modulaire et autonome permettant d’enregistrer et de décharger des données d’un calculateur d’une turbomachine. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le cadre de services de maintenance prédictive réalisés par un fabricant de moteurs d’aéronefs.
Le suivi d’usure et d’usage d’un système complexe, tel qu’une turbomachine, nécessite une connaissance fine des conditions au cours des différents vols, aussi bien en terme de données de l’environnement, notamment l’environnement météorologique, qu’en terme de données de fonctionnement du moteur.
Les surveillances d’usages opérationnels et d’usures sont à fort enjeux économiques: elles sont destinées à la surveillance de contrats, ou encore de prévision de la maintenance, des prévisions de stocks, de mains d’œuvre ou de planning.
Habituellement, les données issues du moteur, et notamment du calculateur de contrôle moteur, sont enregistrées directement dans le calculateur de contrôle moteur. Afin de pouvoir avoir accès à ces données un opérateur doit directement se connecter au calculateur.
Cependant pour se connecter il est nécessaire d’ouvrir le capot moteur, l’opérateur doit se connecter au calculateur à l’aide d’un boitier spécifique de déchargement et attendre que les données soient déchargées ce qui peut représenter un temps global de plusieurs dizaines de minutes. Cette contrainte temporelle a pour conséquence directe que les données sont très peu fréquemment déchargées car cela représente une contrainte pour les opérateurs sols.
De plus, selon certaines architectures moteurs, typiquement sur des moteurs compacts, l’accessibilité aux calculateurs pour leur déchargement peut parfois être compliquée, chronophage et peu ergonomique pour l’opérateur en charge du déchargement des données.
En conséquence, il est constaté une disparité des taux de déchargement en fonction des opérateurs des turbomachines et des programmes de turbomachines (type de moteur).
Un autre moyen d’enregistrer les données environnementales en vol consiste à effectuer l’enregistrement directement par un calculateur centralisé avion. Cependant, ce calculateur ne peut pas enregistrer l’ensemble des données du calculateur moteur.
Il est connu un système permettant de suivre l’état de santé d’un hélicoptère grâce à l’analyse des données. Cependant, ce système n’indique pas comment enregistrer les données des moteurs et ne propose pas de solution pour décharger les données vers un système de surveillance.
Il est également connu un appareil permettant de tester le calculateur de contrôle moteur (ECU en anglais pour Engine Control Unit) sans permettre d’enregistrer les données moteur générées pendant son exploitation.
Il est aussi connu du document EP 1956216 une installation permettant de vérifier les équipements embarqués à bord d’un aéronef. Cependant, cette installation ne permet ni d’enregistrer des données moteurs du calculateur de contrôle moteur, ni de détecter et d’identifier la présence d’autres équipements sans contact avec eux.
Les systèmes connus de l’état de la technique ne prévoient donc pas de capture de déchargement modulaire des données du moteur puisqu’en général, la mémoire est stockée soit dans le calculateur ce qui impose à un opérateur de la décharger directement du calculateur, ou bien une partie des données est déchargée dans un concentrateur de données qui centralise les données de l’ensemble des calculateurs avions, mais qui, du coup, ne permet pas d’obtenir l’ensemble des données générées de la turbomachine pour une question d’espace de stockage disponible, ces données étant ensuite déchargées par un opérateur.
En outre, les systèmes connus de l’état de la technique sont des modules directement alimentés par une source électrique de l’avion, par exemple au travers du calculateur de contrôle moteur.
La présente invention propose de fournir un système modulaire qui soit robuste et simple et évolutif et qui permette de décharger l’ensemble des données générées par un calculateur d’avion et plus précisément par un calculateur d’une turbomachine, et dont l’installation et la désinstallation est rapide et non critique d’un point de vue sécurité des vols.
L’invention a pour objet un système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement d’une turbomachine, le système modulaire étant destiné à être embarqué sur une turbomachine et comprenant une unité de commande, des moyens de mémorisation, des moyens de communication destiné à communiquer avec un calculateur de contrôle du moteur de la turbomachine, c’est-à-dire une unité de commande de la turbomachine, et à décharger les données du calculateur en temps réel en cours de fonctionnement de la turbomachine dans les moyens de mémorisation, et une unité d’alimentation configurée pour être couplée à une source d’alimentation et alimenter le système en électricité.
Selon une caractéristique générale de l’objet, le système modulaire comprend des moyens de fixation manuelle réversible permettant de monter le système sur la turbomachine de manière amovible.
Par moyens de fixation manuelle, on entend des moyens permettant la fixation du système modulaire sur la turbomachine sans recourir à un quelconque outil. Le système modulaire peut ainsi être monté et démonté de la turbomachine rapidement et facilement sans outil. Le système modulaire peut ainsi être monté successivement sur différentes turbomachines en fonction des besoins grâce aux moyes de fixation. Cette amovibilité permet d’extraire les données de la turbomachine très rapidement, tout simplement en retirant le système modulaire d’enregistrement et de déchargement de la turbomachine, le système modulaire d’enregistrement et de déchargement pouvant être remplacé par un autre système modulaire d’enregistrement et de déchargement si besoin pour le vol suivant. Les données peuvent ensuite être récupérées en connectant le système modulaire ainsi retiré à une station au sol.
Cette amovibilité permet en outre de limiter l’impact en masse sur une turbomachine, et par extension sur un aéronef, lié à l’embarquement sur la turbomachine d’un tel système. La modularité du système embarqué en tant que module Plug & Play lui permet d’être monté de manière ponctuelle sur au moins une turbomachine et ainsi d’éviter d’avoir deux systèmes embarqués sur un même aéronef et de n’embarquer le système que lorsque la récupération des données est nécessaire.
Les moyens de fixation manuelle réversible permettent à l’opérateur d’enlever ou monter facilement, en moins de 30 minutes avec un temps cible de deux minutes, le système modulaire d’enregistrement et de déchargement et ainsi de clairement diminuer le temps d’opération sur la turbomachine.
Selon un premier aspect du système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine, l’unité d’alimentation peut comprendre en outre une source d’alimentation électrique permettant le fonctionnement du système modulaire indépendamment de la turbomachine sur laquelle il est destiné à être embarqué.
L’autonomie du système modulaire fournie par la source d’alimentation permet d’installer ponctuellement le système sur une turbomachine sans le relier par un câble au calculateur et ainsi de faciliter son installation en évitant d’avoir à passer un câble sur la turbomachine entre le calculateur et le système.
L’alimentation électrique est réalisée de préférence au travers d’un moyen d’alimentation sécurisé telle qu’une alimentation isolée par exemple ou un système d’énergie autonome.
Selon un deuxième aspect du système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine, les moyens de communication peuvent comprendre un module de communication sans fil configuré pour recevoir via une liaison sans fil des données moteur du calculateur de contrôle du moteur de la turbomachine sur laquelle le système est embarqué, et une liaison avec les moyens de mémorisation pour stocker les données reçues dans les moyens de mémorisation.
L’utilisation de moyens de communication sans fil permet de faciliter l’installation du système modulaire puisqu’elle évite de devoir raccorder le système au calculateur et donc de passer un câble supplémentaire entre les deux éléments sur la turbomachine, et permet ainsi de réduire le temps d’installation et de désinstallation du système modulaire d’enregistrement et de déchargement sur une turbomachine.
En outre, l’utilisation d’une communication sans fil permet de diminuer le poids du système sur la turbomachine en évitant un harnais de câblage.
Les moyens de communication sans fil permettent également d’offrir une possibilité de connexion sans fil du système modulaire d’enregistrement et de déchargement vers d’autres calculateurs afin de pouvoir enregistrer d’autres données si besoin.
Dans une variante, les moyens de communication peuvent comprendre un câble de connexion destiné à être raccordé au calculateur de contrôle moteur de la turbomachine sur laquelle le système est embarqué et configuré pour transmettre les données moteurs du calculateur de contrôle moteur aux moyens de mémorisation pour les stocker, et une liaison avec les moyens de mémorisation pour stocker les données reçues dans les moyens de mémorisation.
La liaison par câble ou la communication sans fil du système avec le calculateur permet de positionner et de fixer le système modulaire à un emplacement différent du calculateur, notamment un emplacement proposant l’espace nécessaire et/ou un emplacement où les conditions environnementales telles que la température sont moins critiques pour le système modulaire.
Dans une variante, le câble de connexion peut être remplacé par une borne de connexion se raccordant directement sur une fiche correspondante sur le calculateur. Le système modulaire est alors installé à côté du calculateur et directement relié à lui par sa borne correspondante.
Selon un troisième aspect du système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine, le système peut comprendre en outre au moins un indicateur visuel permettant d’indiquer la nécessité de remplacement le système sur la turbomachine par un autre.
Selon un quatrième aspect du système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine, le système peut comprendre en outre un premier indicateur visuel indiquant une autonomie d’alimentation électrique inférieure à un seuil d’autonomie d’alimentation électrique, un deuxième indicateur visuel indiquant un espace mémoire des moyens de mémorisation inférieur à un seuil d’espace de stockage disponible, et un troisième indicateur visuel indiquant une éventuelle panne du système.
Dans un autre objet de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un système modulaire d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine tel que défini ci-dessus.
Selon un premier aspect de la turbomachine, celle-ci peut comprendre en outre une trappe d’accès montée sur la nacelle de la turbomachine, ledit système modulaire étant monté de manière amovible sur la turbomachine directement en regard de la trappe d’accès.
La trappe prévue sur la nacelle de la turbomachine pour accéder au système modulaire d’enregistrement et de déchargement permet d’éviter à l’opérateur d’avoir à ouvrir la nacelle et ainsi de rendre la procédure de déchargement plus robuste, efficace et simple en offrant un accès direct et simplifié au système modulaire permettant son retrait de la turbomachine pour récupérer ensuite les données et le replacement du système récupéré par un autre système si besoin est pour un vol suivant, le plus rapidement possible.
Selon un second aspect de la turbomachine, la trappe d’accès est confondue avec une trappe de la turbomachine, par exemple une trappe à huile ou une trappe d’accès à un calculateur.
Dans un autre objet, il est proposé un aéronef comportant une turbomachine telle que définie ci-dessus.
La figure 1 représente schématiquement une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 représente schématiquement une turbomachine selon un second mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 illustre schématiquement un système modulaire d’enregistrement et de déchargement de la figure 1.
La figure 4 illustre schématiquement un système modulaire d’enregistrement et de déchargement de la figure 2.
L'invention s'applique d'une manière générale dans le cadre de services de maintenance prédictive réalisés par un fabricant de moteurs d’aéronefs.
Sur la figure 1 est représentée schématiquement une turbomachine 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La turbomachine 1 comprend une nacelle 2 formant une enceinte à l’intérieure de laquelle sont disposées une soufflante 3, une veine primaire 4 comportant au moins un compresseur, une chambre de combustion et une turbine, et une veine secondaire 5. La turbomachine comprend en outre une unité de commande électronique 6, ou calculateur, configuré pour commander la turbomachine 1.
La nacelle 2 comprend une trappe 7 d’accès située en regard d’un système modulaire 10 d’enregistrement de de déchargement des données de fonctionnement de la turbomachine 1. Le système modulaire 10 est fixé de manière amovible sur la turbomachine 1 à un emplacement dédié à l’aide de moyens de fixation manuelle réversible.
Par moyens de fixation manuelle, on entend des moyens permettant la fixation du système modulaire 10 sur la turbomachine 1 sans recourir à un quelconque outil. Le système modulaire 10 peut ainsi être monté et démonté de la turbomachine 1 rapidement et facilement sans outil, ce qui permet de récupérer l’ensemble des données du calculateur d’avion qui ont été enregistrées sur le système modulaire sans bloquer la turbomachine puisque cela est fait après la désinstallation du système modulaire 10 de la turbomachine 1.
Comme cela est illustré sur la figure 3 qui représente une vue schématique d’un système modulaire 10 d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement d’une turbomachine selon un premier mode de réalisation, le système modulaire 10 d’enregistrement et de déchargement est un système autonome, robuste, simple et évolutif qui comprend une unité de commande 11 telle qu’un processeur, des moyens de mémorisation 12, des moyens de communication 13, et une unité d’alimentation 14 configurée pour être couplée à une source d’alimentation et alimenter le système en électricité.
Les moyens de communication 13 sont destinés à communiquer avec le calculateur 6 de la turbomachine 1 notamment pour décharger les données du calculateur en temps réel durant le fonctionnement de la turbomachine1. Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 3, la transmission des données de fonctionnement de la turbomachine recueillies par le calculateur vers le système modulaire 10 est réalisée via un câble de transmission 8 couplé à une borne 130 de couplage connectée aux moyens de communication 13 du système modulaire 10.
Dans ce mode de réalisation, l’unité d’alimentation 14 est raccordée au calculateur 6 via une borne d’alimentation 140 et un câble d’alimentation 9. Le système modulaire 10 est ainsi alimenté en énergie électrique par le calculateur 6 de la turbomachine 10.
Sur la figure 2 est représentée schématiquement une turbomachine 1 selon un second mode de réalisation de l’invention. Le second mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 en ce que la transmission des données du calculateur 6 vers le système modulaire 10 est réalisée sans fil.
Comme cela est illustré sur la figure 4 qui représente une vue schématique d’un système modulaire 10 d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement d’une turbomachine selon un second mode de réalisation, le système modulaire 10 d’enregistrement et de déchargement comprend en outre une batterie 15 couplée à l’unité d’alimentation 14 et permettant l’alimentation du système modulaire 10 sans que le système ne soit câblé au calculateur 6.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de communication 13 comprennent un module de communication sans fil 135 configuré pour recevoir via une liaison sans fil 80 les données du calculateur 6 de la turbomachine 1.
Comme illustré sur la figure 4, le système modulaire 10 comprend en outre, dans ce mode de réalisation, un premier indicateur visuel 21 pour indiquer que la capacité d’autonomie énergétique, c’est-à-dire de la batterie 15, et que la capacité de stockage de la mémoire sont chacune supérieure à un seuil correspondant permettant d’assurer le déchargement des données du calculateur pendant le prochain vol, un deuxième indicateur visuel 22 pour indiquer que la capacité de stockage est inférieure à un seuil de stockage, et un troisième indicateur visuel 23 pour indiquer que la charge de la batterie est inférieure à un seuil d’utilisation.
Dans le deuxième mode de réalisation de l’invention, l’énergie électrique du système modulaire 10 est gérée par l’unité de commande 11 pour enregistrer sur le temps le plus grand possible. Le déchargement des données du calculateur 6 est réalisé à compter de la réception d’un message spécifique de «réveil» délivrer par le calculateur 6 signalant au système modulaire 10 qu’il doit être prêt à enregistrer des données, le système modulaire 10 étant en veille tant que ce message n’a pas été reçu permettant ainsi d’économiser l’énergie de la source d’alimentation 15. Le système modulaire 10 est configuré pour se réveiller en moins de 1 à 5 secondes afin de pouvoir enregistrer l’ensemble des données vol du moteur avant que le calculateur 6 ne commence à émettre des données. L’enregistrement des données par le système modulaire est réalisé jusqu’à la réception par le système modulaire 10 d’un message de fin de fonctionnement du calculateur 6.
Dans un mode spécifique, l’unité de commande 11 du système modulaire 10 peut être configurée pour commander la transmission par les moyens de communication 13 d’une confirmation de réception des données transmises par le calculateur.
L’invention fournit ainsi un système modulaire d’enregistrement et de déchargement des données de fonctionnement d’une turbomachine qui soit robuste, simple et évolutif et qui permette de décharger l’ensemble des données générées par un calculateur d’avion et plus précisément par un calculateur d’une turbomachine, et dont l’installation et la désinstallation est rapide et non critique d’un point de vue sécurité des vols.
Le système de mesure peut être utilisé dans tous les secteurs du transport pour lesquels il est souhaité par les opérateurs de pouvoir optimiser la gestion de maintenance de leur matériel à l’aide de matériel qui permet l’enregistrement des données issues des paramètres moteurs : aéronautique, ferroviaire, automobile, navale.

Claims (11)

  1. Système modulaire (10) d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine (1), le système modulaire (10) étant destiné à être embarqué sur une turbomachine (1) et comprenant une unité de commande (11), des moyens de mémorisation (12), des moyens de communication (13) destiné à communiquer avec un calculateur (6) de contrôle du moteur de la turbomachine (11) et à décharger les données du calculateur (6) en temps réel en cours de fonctionnement de la turbomachine (1) dans les moyens de mémorisation (12), et une unité d’alimentation (14) configurée pour être couplée à une source d’alimentation et alimenter le système modulaire (10) en électricité,
    caractérisé en ce que le système modulaire (10) comprend des moyens de fixation manuelle réversible permettant de monter le système modulaire (10) sur la turbomachine (1) de manière amovible.
  2. Système modulaire (10) selon la revendication 1, dans lequel l’unité d’alimentation (14) comprend en outre une source d’alimentation électrique (15) permettant le fonctionnement du système modulaire (10) indépendamment de la turbomachine (1) sur laquelle il est destiné à être embarqué.
  3. Système modulaire (10) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les moyens de communication (13) comprennent un module (135) de communication sans fil configuré pour recevoir via une liaison sans fil (80) des données moteur du calculateur de contrôle (6) du moteur de la turbomachine (1) sur laquelle le système modulaire (10) est embarqué, et une liaison avec les moyens de mémorisation (12) pour stocker les données reçues dans les moyens de mémorisation (12).
  4. Système modulaire (10) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les moyens de communication (13) comprennent un câble de connexion (8) destiné à être raccordé au calculateur de contrôle (6) du moteur de la turbomachine (1) sur laquelle le système modulaire est embarqué et configuré pour transmettre les données moteurs du calculateur de contrôle (6) du moteur aux moyens de mémorisation (12) pour les stocker.
  5. Système modulaire (10) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant au moins un indicateur visuel (21, 22, 23) permettant d’indiquer la nécessité de remplacement du système modulaire (10) sur la turbomachine (1) par un autre.
  6. Système modulaire (10) selon la revendication 5, comprenant un premier indicateur visuel (23) indiquant une autonomie d’alimentation électrique inférieure à un seuil d’autonomie d’alimentation électrique, un deuxième indicateur visuel (22) indiquant un espace mémoire des moyens de mémorisation (12) inférieur à un seuil d’espace de stockage disponible, et un troisième indicateur visuel indiquant une éventuelle panne du système.
  7. Système modulaire (10) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’unité d’alimentation comprend une batterie (15).
  8. Turbomachine comprenant un système modulaire (10) d’enregistrement et de déchargement de données de fonctionnement du moteur d’une turbomachine selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Turbomachine (1) selon la revendication 8, comprenant en outre une trappe d’accès (7) montée sur une nacelle (2) de la turbomachine (1), ledit système modulaire (10) étant monté de manière amovible sur la turbomachine (1) directement en regard de la trappe d’accès (7).
  10. Turbomachine (1) selon la revendication 9, dans laquelle la trappe d’accès (7) est confondue avec une trappe de la turbomachine, par exemple une trappe à huile ou une trappe d’accès à un calculateur.
  11. Aéronef comportant une turbomachine selon l’une des revendications 8 à 10.
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