FR3132766A1 - Estimation d’une amplitude de flottement d’une soufflante d’une turbomachine - Google Patents

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Abstract

Cette estimation comporte : - une obtention d’un signal () de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine (102) lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine (102) ; - une obtention d’une fréquence de rotation () de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et - à partir de la fréquence de rotation (), une obtention d’une bande de fréquences () du signal de mesure () où le flottement risque de se produire. Elle comporte en outre : - une estimation d’un signal dit résiduel () représentatif de composantes non-synchrones avec la rotation de la pièce rotative ; - un filtrage passe-bande du signal résiduel () dans la bande de fréquences () ; et - une estimation du flottement () à partir du signal résiduel () filtré. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

ESTIMATION D’UNE AMPLITUDE DE FLOTTEMENT D’UNE SOUFFLANTE D’UNE TURBOMACHINE Domaine technique de l’invention
Le domaine général de l’invention est la surveillance de santé d’une turbomachine. En particulier, la présente invention concerne un procédé de calcul d’une amplitude de flottement d’une soufflante et d’une turbomachine d’entraînement de la soufflante, ainsi qu’un programme d’ordinateur et un dispositif correspondants, et un aéronef comportant un tel dispositif.
Arrière-plan technologique
Le flottement est un phénomène aéroélastique caractérisé par une instabilité oscillatoire permettant aux forces aérodynamiques d’apporter dangereusement de l’énergie à un système comportant une soufflante et une turbomachine d’entraînement de cette soufflante (turbines à gaz, turbines hydrauliques, turbines à vapeur, etc.). Ce phénomène peut réduire significativement le rendement de la turbomachine, voire l’endommager ou la détruire si le phénomène persiste.
Pour cette raison, le flottement est étudié dès la phase de conception de la turbomachine. Des simulations et des tests approfondis sont effectués en phase de conception afin de caractériser et bien étudier ce phénomène pour optimiser les performances de la turbomachine ainsi que sa sécurité.
Plus précisément, dans la phase de simulation, une modélisation par élément fini est effectuée pour identifier les modes propres du système et sa réponse à des divers types d’excitation.
Dans la phase de tests, le phénomène de flottement est étudié sur un banc d’essais où la turbomachine opère à des régimes de fonctionnement divers.
Une méthode est fréquemment utilisées dans la phase de tests pour calculer, conjointement avec la phase de simulation, des modes théoriques de flottement.
Cette méthode (appelée « tip-timing » en anglais) est non-intrusive, et consiste à installer des capteurs (optiques, par exemple) à proximité des aubes afin de précisément mesurer les instants de passage des aubes. Il est ainsi possible d’en déduire la vibration d’une aube donnée à partir de l’écart entre l’instant de passage réelle et théorique.
En raison des erreurs de modélisation, de l’instrumentation et de la variabilité entre les moteurs, les fréquences de flottements ne peuvent pas être précisément déterminées, mais simplement des bandes de fréquences dans chacune desquelles le flottement est susceptible de se produire.
Une fois ces bandes de fréquences connues, il peut être nécessaire de surveiller le phénomène de flottement pendant une utilisation ultérieure de la turbomachine, par exemple pendant des essais de fonctionnement de la turbomachine. Cependant, lors de ces utilisations ultérieures, l’instrumentation tip-timing n’est généralement plus présente. Il est donc nécessaire de prévoir une méthode d’estimation du flottement pendant ces utilisations ultérieures.
Pour cela, il est connu de l’état de la technique d’utiliser un procédé d’estimation d’un flottement d’une soufflante entraînée par une turbomachine, comportant :
  • une obtention d’un signal de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine ;
  • une obtention d’une fréquence de rotation de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et
  • à partir de la fréquence de rotation, une obtention d’une bande de fréquences du signal de mesure où le flottement risque de se produire.
Le flottement est alors estimé à partir du signal de mesure filtré par un filtre passe-bande dans la bande de fréquences.
Il a été constaté qu’un tel procédé connu donne un taux élevé de faux positifs, c’est-à-dire une amplitude élevée de flottement en l’absence de flottement réel.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Il est donc proposé un procédé d’estimation d’un flottement d’une soufflante entraînée par une turbomachine, comportant :
  • une obtention d’un signal de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine ;
  • une obtention d’une fréquence de rotation de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et
  • à partir de la fréquence de rotation, une obtention d’une bande de fréquences du signal de mesure où le flottement risque de se produire ;
caractérisé par :
  • une estimation d’un signal dit résiduel représentatif de composantes non-synchrones avec la rotation de la pièce rotative ;
  • un filtrage passe-bande du signal résiduel dans la bande de fréquences ; et
  • une estimation du flottement à partir du signal résiduel filtré.
En effet, les inventeurs ont trouvé que la rotation de la pièce rotative pouvait entraîner la présence, dans le signal de mesure, d’une composante synchrone avec la rotation de la pièce. Ce signal synchrone varie généralement peut d’un tour à l’autre de la pièce rotative. Cela signifie que les valeurs du signal de mesure correspondant à une même position angulaire de la pièce rotative comportent toutes une partie sensiblement constante provenant de la résultant synchrone et une partie variant rapidement d’une valeur à la suivante (c’est-à-dire donc d’un tour au suivant de la pièce rotative).
Or, cette composante synchrone peut présenter une partie de son spectre fréquentiel dans la bande de fréquences où le flottement risque de se produire, ce qui était la cause des faux positifs. Grâce à l’invention, l’amplitude du flottement est calculée, non pas sur la base du signal de mesure comportant le signal synchrone, mais sur la base du signal résiduel ne comportant sensiblement pas le signal synchrone, puisque ce dernier est représentatif de variations rapides du signal de mesure d’un tour à l’autre. Ainsi, le spectre de ce dernier ne risque pas de sensiblement fausser l’estimation de l’amplitude de flottement.
L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
De façon optionnelle, l’estimation du signal résiduel comporte un filtrage passe-haut inter-tour du signal de mesure.
De façon optionnelle également, le filtrage passe-haut inter-tour comporte :
  • un filtrage passe-bas inter-tour du signal de mesure, pour obtenir un signal dit synchrone représentatif de variations lentes du signal de mesure d’un tour à l’autre de la pièce rotative ; et
  • une soustraction du signal filtré passe-bas au signal de mesure.
De façon optionnelle également, le filtrage passe-bas inter-tour comporte, pour chacune de plusieurs positions angulaires de la pièce rotative :
  • une obtention, à partir du signal de mesure, de valeurs de la grandeur physique lorsque la pièce rotative est à la position angulaire considérée pour respectivement plusieurs tours consécutifs ; et
  • un filtrage passe-bas de ces valeurs de même position angulaire.
De façon optionnelle également, l’obtention des valeurs de même position angulaire comporte un ré-échantillonnage angulaire du signal de mesure à partir de la fréquence de rotation.
De façon optionnelle également, le signal de mesure ré-échantilloné angulairement comporte plus d’échantillons que le signal de mesure.
De façon optionnelle également, le filtrage passe-bas comporte l’un parmi : une moyenne glissante, une médiane glissante et une régression polynomiale.
De façon optionnelle également, le filtrage passe-bande comporte l’un parmi : une utilisation d’un filtre passe-bande et une application d’un algorithme de Vold-Kalman mono-composant.
De façon optionnelle également, le filtrage passe-bande comporte une application d’un algorithme de Vold-Kalman mono-composant utilisant une équation structurelle, le signal résiduel étant modélisé par : est le signal résiduel, est le nombre d’échantillons du signal résiduel, , est la fréquence d’échantillonnage, est la fréquence centrale de la bande de fréquences ( ), est une enveloppe de flottement et est un bruit, l’enveloppe de flottement étant calculée par : , est une matrice décrivant l’équation structurelle sous forme matricielle, est la matrice identité de taille et est un paramètre de pénalisation positive, la matrice étant considérée comme circulante, et le flottement ( ) étant déterminé à partir de l’enveloppe de flottement .
Il est également proposé un procédé de surveillance d’une turbomachine équipant un aéronef, comportant :
  • une estimation d’une amplitude d’un flottement d’une soufflante entraînée par la turbomachine, selon l’invention ; et
  • une classification d’un fonctionnement de la turbomachine à partir de l’amplitude de flottement estimée.
Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Il est également proposé un dispositif d’estimation d’un flottement d’une soufflante entraînée par une turbomachine, comportant :
  • un module pour obtenir un signal de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine ;
  • un module pour obtenir une fréquence de rotation de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et
  • un module pour obtenir, à partir de la fréquence de rotation, une bande de fréquences du signal de mesure, où le flottement risque de se produire ;
caractérisé en ce qu’il comporte en outre :
  • un module d’estimation d’un signal dit résiduel représentatif de composantes non-synchrones avec la rotation de la pièce rotative ; et
  • un module de filtrage passe-bande du signal résiduel dans la bande de fréquences et d’estimation du flottement à partir du signal résiduel filtré.
Il est également proposé un aéronef comportant :
  • une soufflante ;
  • une turbomachine d’entraînement de la soufflante ;
  • un dispositif d’estimation d’une amplitude d’un flottement de la soufflante, selon l’invention.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • la est une vue fonctionnelle d’une installation selon l’invention de détection d’un flottement,
  • la est un schéma blocs illustrant un procédé de détection de flottement selon l’invention,
  • la est regroupe un chronogramme et un spectre fréquentiel d’un signal mesuré, et
  • la illustre les traitements de signaux réalisés dans le procédé de la .
Description détaillée de l’invention
En référence à la , un exemple d’une installation 100 selon l’invention de détection d’un flottement va à présent être décrit.
L’installation 100 comporte tout d’abord un système à surveiller, comportant une turbomachine 102 et une soufflante 104 entraînée par la turbomachine 102.
L’installation 100 comporte en outre un capteur 106 conçu pour fournir une mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine 102, lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine 102.
La pièce rotative est par exemple l’arbre portant la soufflante 104. Alternativement, la pièce rotative pourrait être un compresseur haute pression de la turbomachine 102 ou bien un compresseur basse pression de la turbomachine 102.
Le capteur 106 est par exemple conçu pour fournir un signal analogique . Le capteur 106 comporte par exemple un accéléromètre fixé à la turbomachine 102 pour mesurer la vibration de la turbomachine 102 ou bien un microphone placé à proximité de la turbomachine 102 pour mesurer un signal acoustique résultant de la vibration de la turbomachine 102.
L’installation 100 comporte en outre par exemple un dispositif 108 d’échantillonnage du signal analogique , à une fréquence d’échantillonnage , pour fournir une suite d’échantillons . Le dispositif d’échantillonnage 108 est en particulier conçu pour fournir, tous les échantillons consécutifs, un signal de mesure regroupant échantillons successifs incluant au moins les échantillons. Ainsi, chaque signal de mesure s’étend sur un intervalle de temps respectif au cours duquel la pièce rotative effectue des tours successifs. Chaque signal de mesure peut en outre présenter un recouvrement de échantillons avec le signal de mesure précédent . Ainsi, de manière générale, chaque signal de mesure comporte les échantillons suivants :
Par exemple, le recouvrement peut être égal au pas d’analyse , de sorte que chaque signal de mesure comporte échantillons.
Le système de détection 100 comporte en outre un dispositif 110 d’estimation du flottement pour l’intervalle de temps , à partir du signal de mesure .
Dans l'exemple décrit, le dispositif 110 est un système informatique comportant une unité 112 de traitement de données (telle qu’un microprocesseur) et une mémoire principale 114 (telle qu’une mémoire RAM, de l’anglais « Random Access Memory ») accessible par l’unité de traitement 112. Le système informatique 110 comporte en outre par exemple une interface réseau et/ou un support lisible par ordinateur, comme par exemple un support local (tel qu’un disque dur local) ou bien un support distant (tel qu’un disque dur distant et accessible via par l’interface réseau au travers d’un réseau de communication) ou bien encore un support amovible (tel qu’une clé USB, de l’anglais « Universal Serial Bus », ou bien un CD, de l’anglais « Compact Disc » ou bien un DVD, de l’anglais « Digital Versatile Disc ») lisible au moyen d’un lecteur approprié du système informatique (tel qu’un port USB ou bien un lecteur de disque CD et/ou DVD). Un programme d'ordinateur 116 contenant des instructions pour l’unité de traitement 112 est enregistré sur le support et/ou téléchargeable via l’interface réseau. Ce programme d’ordinateur 116 est par exemple destiné à être chargé dans la mémoire principale 114, afin que l’unité de traitement 112 exécute ses instructions. Pour faciliter la description du programme d’ordinateur 116, les instructions seront décrites par la suite comme organisées en modules logiciels. Cependant, cette présentation ne préjuge pas de la forme du programme d’ordinateur 116, qui peut être quelconque.
Alternativement, tout ou partie de ces modules pourrait être implémenté sous forme de modules matériels, c'est-à-dire sous forme d'un circuit électronique, par exemple micro-câblé, ne faisant pas intervenir de programme d'ordinateur.
Ainsi, le dispositif 110 comporte tout d’abord un module 118 d’obtention d’une fréquence (par exemple instantanée) de rotation de la pièce rotative sur l’intervalle de temps . Lorsque la pièce rotative est le compresseur haut pression, la fréquence de rotation est généralement notée N1. Lorsque la pièce rotative est le compresseur basse pression, la fréquence de rotation est généralement notée N2.
Une méthode pouvant être mise en œuvre dans le module 118 est par exemple décrite dans le brevet US 6,366,862 B1. Alternativement, la fréquence de rotation pourrait être obtenue par un capteur de position sur la pièce rotative concernée (voir par exemple le brevet US 7,937,231 B2).
Le dispositif 110 est en particulier conçu pour réaliser un filtrage passe-haut inter-tour du signal de mesure , pour obtenir un signal dit résiduel représentatif de variations rapides du signal de mesure d’un tour à l’autre de la pièce rotative. Ces variations rapides sont celles supérieures à une fréquence de coupure du filtrage passe-haut inter-tour. Le filtrage passe-haut inter-tour consiste par exemple, d’une part, à répartir les valeurs du signal de mesure en groupes regroupant chacun les valeurs correspondant à une même position angulaire de la pièce rotative et, d’autre part, à réaliser un filtrage passe-haut des valeurs de chaque groupe.
Pour réaliser le filtrage passe-haut inter-tour, le dispositif 110 est par exemple conçu pour réaliser, d’une part, un filtrage passe-bas inter-tour du signal de mesure , pour obtenir un signal dit synchrone représentatif de variations lentes du signal de mesure d’un tour à l’autre de la pièce rotative, et, d’autre part, une soustraction du signal synchrone au signal de mesure . Le signal synchrone est appelé ainsi car il correspond à la rotation de la pièce rotative, c’est-à-dire qu’il est « synchrone » avec la pièce rotative. Le filtrage passe-bas inter-tour consiste par exemple, d’une part, à répartir les valeurs du signal de mesure en groupes regroupant chacun les valeurs correspondant à une même position angulaire de la pièce rotative et, d’autre part, à réaliser un filtrage passe-bas des valeurs de chaque groupe.
Par exemple, le dispositif 110 comporte un module 120 de ré-échantillonnage angulaire du signal de mesure , à plusieurs positions angulaires prédéfinies de la pièce rotatives, à partir de la fréquence de rotation , pour obtenir un signal de mesure angulaire . Ce dernier comporte échantillons angulaires qui sont des valeurs de la grandeur physique lorsque la pièce rotative est successivement aux positions angulaires prédéfinies. De préférence, le nombre d’échantillons angulaires est supérieur au nombre d’échantillons du signal de mesure . Les échantillons angulaires sont par exemple déterminés par interpolation des échantillons du signal de mesure .
Le dispositif 110 comporte en outre un module 122 de filtrage passe-bas des échantillons angulaires de même position angulaire, permettant de réaliser une estimation de tendance. Ainsi, le signal synchrone angulaire résultant de la rotation de la pièce rotative est obtenu.
Le filtrage passe-bas est par exemple un parmi : une moyenne glissante, une médiane glissante et une régression polynomiale de faible ordre, par exemple jusqu’à l’ordre 3.
Par exemple, le module de filtrage passe-bas 122 est conçu pour structurer le signal de mesure angulaire en une matrice avec chaque ligne correspondant à une révolution de la pièce rotative considérée : est le nombre d’échantillons angulaires par révolution, et est le nombre de révolutions dans le signal angulaire ( représente la partie entière de la division de par ).
Ainsi, pour estimer la tendance (partie basse fréquence) à chaque position angulaire, le module de filtrage passe-bas 122 peut être conçu pour appliquer une transformation à chaque colonne de la matrice pour obtenir une matrice de tendance régulière, dont chaque colonne est donnée par :
Dans le cas d’une moyenne glissante de longueur , la transformation revient à faire la convolution de chaque colonne de la matrice par un vecteur de taille et dont ses coefficients sont tous égaux à :
Le module de filtrage passe-bas 122 est alors conçu pour construire le signal synchrone angulaire en concaténant les lignes de la matrice .
Le dispositif 110 comporte en outre un module 124 de soustraction du signal synchrone angulaire au signal de mesure angulaire , pour obtenir le signal résiduel angulaire .
Le dispositif 110 comporte en outre un module 126 de ré-échantillonnage temporel du signal résiduel angulaire pour obtenir le signal résiduel (temporel). Par exemple, le signal résiduel comporte un même nombre d’échantillons que le signal mesuré .
Dans l’exemple illustré, le signal résiduel est obtenu en soustrayant le signal synchrone du signal de mesure dans le domaine angulaire. Cependant, alternativement, cette soustraction pourrait être réalisée dans le domaine temporel. Ainsi, le signal synchrone angulaire serait tout d’abord converti en signal synchrone temporel qui serait soustrait au signal de mesure temporel , pour obtenir le signal résiduel (temporel). Ces deux possibilités sont équivalentes, aux erreurs de passage entre le domaine angulaire et le domaine temporel près.
Le dispositif 110 comporte en outre un module 128 associant des fréquences de rotation de la pièce rotative à respectivement des bandes de fréquences du signal de mesure, où un flottement risque de se produire. Ces associations sont préalablement déterminées, par exemple par simulations et/ou tests en banc d’essai. Ainsi, le module 128 est conçu pour recevoir la fréquence de rotation et pour fournir la bande de fréquences associée. La fréquence de rotation et la bande de fréquences varient tous les deux sur l’intervalle de temps et sont de ce fait représentés par exemple par des vecteurs. La bande de fréquences est par exemple exprimée sous la forme d’une fréquence de flottement et d’un intervalle d’incertitude autour de cette fréquence de flottement .
La figure 3 illustre un exemple de signal de mesure (à gauche) et son spectre fréquentiel (à droite). La partie de droite indique également la fréquence de flottement et l’intervalle d’incertitude associé .
Le dispositif 110 comporte en outre un module 130 de filtrage passe-bande du signal résiduel dans la bande de fréquences et d’estimation du flottement à partir du signal résiduel filtré. Pour cela, deux méthodes peuvent par exemple être utilisés par le module 130.
La première méthode consiste à appliquer un filtre passe-bande présentant une fréquence centrale égale à la fréquence de flottement et dont la largeur de bande est égale à l’intervalle d’incertitude sur la fréquence de flottement . L’amplitude moyenne du signal résiduel filtré est alors par exemple calculé et pris comme flottement pour l’intervalle de temps .
La deuxième méthode consiste à appliquer l’algorithme de Vold-Kalman mono-composant. Cela revient à modéliser le signal résiduel comme la somme d’un signal mono-composant et de bruit : , est la fréquence d’échantillonnage, est l’enveloppe (amplitude complexe) de la composante liée au phénomène de flottement et est un bruit.
Une équation structurelle peut en outre être utilisée afin de promouvoir la continuité de l’enveloppe complexe. Par exemple, une manière simple de décrire une telle continuité est de pénaliser les différences discrètes. Dans le cas des différences discrètes de second ordre, l’équation structurelle peut être données par : , où est un bruit.
La solution au sens de moindre carrée est donnée par : , où , est la matrice décrivant l’équation structurelle sous forme matricielle, est la matrice identité de taille et est le paramètre de pénalisation positive.
Ainsi, la méthode de Vold-Kalman mono-composante est équivalente à un filtrage passe-bas du signal démodulé , dont la bande de fréquences est déterminée en ajustant le paramètre de pénalisation dans l’estimation au sens de moindre-carrées. Il est donc possible de voir cette méthode de Vold-Kalman comme un filtre passe-bande ayant une fréquence centrale variable, de sorte que ce filtre est linéaire variant en temps.
De préférence, ce paramètre de pénalisation est ajusté pour avoir une largeur de bande égale à l’intervalle d’incertitude .
Le signal estimé est , étant le coefficient de Fourrier estimé. On peut noter que, contrairement à l’analyse de Fourier classique, les coefficients de Fourier des signaux instationnaires sont généralement variables en temps.
L’inversion de la matrice peut-être en pratique couteuse. En optant pour des conditions à bord circulants, la matrice devient circulante (les valeurs après celle en bas à droite de la matrice sont celles en haut à gauche de la matrice et les valeurs avant celle en haut à gauche de la matrice sont celles en bas à droite de la matrice) et l’inversion peut être facilement faite avec la transformée de Fourier rapide. Le coût de calcul de Vold-Kalman est passé donc d’un coût quadratique à un coût presque linéaire. Le flottement est alors pris comme le vecteur d’amplitude de flottement . Cependant, ce dernier est très sensible au bruit de fond vu la largeur de la bande associée à l’incertitude du flottement. Ainsi, alternativement, une évolution moyenne de l’amplitude de flottement sur des fenêtres temporelles, cela revient à faire un lissage de l’amplitude de flottement . Dans un cas extrême, le flottement pourrait être une seule valeur, par exemple la moyenne ou la valeur maximale de l’enveloppe de flottement .
L’installation 100 comporte alors un dispositif de sortie 132 conçu pour afficher le flottement et/ou activer une alarme sonore et/ou visuelle lorsque le flottement dépasse un seuil prédéfini et/ou lorsqu’une variation du flottement d’un pas d’analyse au suivant dépasse un seuil prédéfini, afin de pouvoir détecter des phénomènes transitoires. En réponse, à la détection d’un flottement, il est par exemple prévu de baisser le régime de la turbomachine, par exemple pour la placer au ralenti.
En référence à la et à la , un exemple de procédé 200 de calcul du flottement, va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 202, le module 118 détermine la fréquence de rotation à partir du signal de mesure .
Au cours d’une étape 204, le module 120 ré-échantillonne le signal de mesure suivant la fréquence de rotation pour fournir le signal de mesure angulaire . Dans l’exemple de la figure 4, le signal de mesure angulaire s’étend sur 9 000 révolutions.
Au cours d’une étape 206, le module 122 réalise un filtrage passe-bas des échantillons angulaires de même position angulaire, pour obtenir le signal synchrone angulaire .
Au cours d’une étape 208, le module 124 soustrait le signal synchrone angulaire du signal angulaire pour obtenir le signal résiduel angulaire .
Au cours d’une étape 210, le module 126 ré-échantillonne le signal résiduel angulaire pour obtenir le signal résiduel .
Au cours d’une étape 212, le module 128 fournit la bande de fréquences associée à la fréquence de rotation .
Au cours d’une étape 214, le module 130 estime le flottement à partir du filtrage passe-bande du signal résiduel dans la bande de fréquences .
De retour à la figure 2, au cours d’une étape 216, le dispositif de sortie 132 affiche le flottement et/ou active une alarme.
Il apparaît clairement qu’un procédé tel que celui décrit précédemment permet de réduire le nombre de faux positifs dans l’estimation du flottement.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (13)

  1. Procédé d’estimation d’un flottement ( ) d’une soufflante (104) entraînée par une turbomachine (102), comportant :
    • une obtention d’un signal ( ) de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine (102) lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine (102) ;
    • une obtention d’une fréquence de rotation ( ) de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et
    • à partir de la fréquence de rotation ( ), une obtention d’une bande de fréquences ( ) du signal de mesure ( ) où le flottement risque de se produire ;
    caractérisé par :
    • une estimation d’un signal dit résiduel ( ) représentatif de composantes non-synchrones avec la rotation de la pièce rotative ;
    • un filtrage passe-bande du signal résiduel ( ) dans la bande de fréquences ( ) ; et
    • une estimation du flottement ( ) à partir du signal résiduel ( ) filtré.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du signal résiduel ( ) comporte un filtrage passe-haut inter-tour du signal de mesure ( ).
  3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le filtrage passe-haut inter-tour comporte :
    • un filtrage passe-bas inter-tour du signal de mesure ( ), pour obtenir un signal dit synchrone ( ) représentatif de variations lentes du signal de mesure ( ) d’un tour à l’autre de la pièce rotative ; et
    • une soustraction du signal filtré passe-bas ( ) au signal de mesure ( ).
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le filtrage passe-bas inter-tour comporte, pour chacune de plusieurs positions angulaires de la pièce rotative :
    • une obtention, à partir du signal de mesure ( ), de valeurs de la grandeur physique lorsque la pièce rotative est à la position angulaire considérée pour respectivement plusieurs tours consécutifs ; et
    • un filtrage passe-bas de ces valeurs de même position angulaire.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’obtention des valeurs de même position angulaire comporte un ré-échantillonnage angulaire du signal de mesure ( ) à partir de la fréquence de rotation ( ).
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le signal de mesure ré-échantilloné angulairement ( ) comporte plus d’échantillons que le signal de mesure ( ).
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le filtrage passe-bas comporte l’un parmi : une moyenne glissante, une médiane glissante et une régression polynomiale.
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le filtrage passe-bande comporte l’un parmi : une utilisation d’un filtre passe-bande et une application d’un algorithme de Vold-Kalman mono-composant.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le filtrage passe-bande comporte une application d’un algorithme de Vold-Kalman mono-composant utilisant une équation structurelle, le signal résiduel ( ) étant modélisé par :

    est le signal résiduel, est le nombre d’échantillons du signal résiduel, , est la fréquence d’échantillonnage, est un pas d’analyse, est la fréquence centrale de la bande de fréquences ( ), est une enveloppe de flottement et est un bruit, l’enveloppe de flottement étant calculée par :

    , est une matrice décrivant l’équation structurelle sous forme matricielle, est la matrice identité de taille et est un paramètre de pénalisation positive, la matrice étant considérée comme circulante, et le flottement ( ) étant déterminé à partir de l’enveloppe de flottement .
  10. Procédé de surveillance d’une turbomachine (102) équipant un aéronef, comportant :
    • une estimation d’un flottement ( ) d’une soufflante (104) entraînée par la turbomachine (102), selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ; et
    • une classification d’un fonctionnement de la turbomachine (102) à partir du flottement ( ) estimée.
  11. Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  12. Dispositif (110) d’estimation d’un flottement ( ) d’une soufflante (104) entraînée par une turbomachine (102), comportant :
    • un module pour obtenir un signal ( ) de mesure d’une grandeur physique résultant d’une vibration de la turbomachine (102) lors de tours successifs d’une pièce rotative de la turbomachine (102) ;
    • un module pour obtenir une fréquence de rotation ( ) de la pièce rotative pendant les tours successifs ; et
    • un module pour obtenir, à partir de la fréquence de rotation ( ), une bande de fréquences ( ) du signal de mesure ( ), où le flottement risque de se produire ;
    caractérisé en ce qu’il comporte en outre :
    • un module d’estimation d’un signal dit résiduel ( ) représentatif de composantes non-synchrones avec la rotation de la pièce rotative ; et
    • un module de filtrage passe-bande du signal résiduel ( ) dans la bande de fréquences ( ) et d’estimation du flottement ( ) à partir du signal résiduel ( ) filtré.
  13. Aéronef comportant :
    • une soufflante (104) ;
    • une turbomachine (102) d’entraînement de la soufflante (104) ; et
    • un dispositif (110) d’estimation d’un flottement ( ) de la soufflante (104), selon la revendication 12.
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