FR3138465A1

FR3138465A1 - MONITORING AN AIRCRAFT PROPULSIVE SYSTEM

Info

Publication number: FR3138465A1
Application number: FR2207908A
Authority: FR
Inventors: David Bernard Martin LEMAY; Jean-Philippe Jacques MARIN; Romain Jean Gilbert THIRIET
Original assignee: Safran Helicopter Engines SAS
Current assignee: Safran Helicopter Engines SAS
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-02
Also published as: WO2024023461A1

Abstract

L’invention concerne un procédé de surveillance d’un système propulsif (102) d’un aéronef (100), comportant : - un calcul, pour chaque compteur d’endommagement (FC, EF), d’une vitesse d’incrémentation maximale (dC_FC_max, dC_EF_max) du compteur (FC, EF) pour que le compteur (FC, EF) reste sous un seuil prédéfini (C_FC_max, C_EF_max) pendant toute une durée de vie cible (DDV_cible) ; - un calcul, à partir d’un ou plusieurs seuils (NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF) d’au moins un paramètre (NG, T4x), d’au moins une borne (PEinf, PEsup) d’une grandeur de fonctionnement du turbomoteur (TM) à ne pas dépasser pour que la vitesse d’incrémentation (dC_FC, dC_EF) du compteur (FC, EF) reste inférieure à la vitesse d’incrémentation maximale (dC_FC_max, dC_EF_max) ; et - une transmission à un dispositif d’affichage (AF) de l’aéronef (100) d’une valeur courante et de la borne (PEinf, PEsup) de la grandeur de fonctionnement. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a method for monitoring a propulsion system (102) of an aircraft (100), comprising: - a calculation, for each damage counter (FC, EF), of a maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max) of the counter (FC, EF) so that the counter (FC, EF) remains below a predefined threshold (C_FC_max, C_EF_max) for an entire target lifespan (DDV_target); - a calculation, from one or more thresholds (NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF) of at least one parameter (NG, T4x), of at least one limit (PEinf, PEsup) of an operating quantity of the turbine engine (TM) not to be exceeded so that the increment speed (dC_FC, dC_EF) of the counter (FC, EF) remains lower than the maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max); and - a transmission to a display device (AF) of the aircraft (100) of a current value and of the terminal (PEinf, PEsup) of the operating quantity. Figure for abstract: Fig. 1

Description

MONITORING AN AIRCRAFT PROPULSIVE SYSTEM

Technical field of the invention

L’invention se réfère aux systèmes propulsifs pour aéronefs, et plus particulièrement à la durée de vie d’un turbomoteur.The invention refers to propulsion systems for aircraft, and more particularly to the lifespan of a turbine engine.

Technology background

Un système propulsif comporte classiquement un turbomoteur d’entraînement d’un propulseur tournant de l’aéronef, par exemple d’entraînement du rotor principal et du rotor d’anti-couple dans le cas d’un hélicoptère.A propulsion system conventionally comprises a turbomotor for driving a rotating propeller of the aircraft, for example for driving the main rotor and the anti-torque rotor in the case of a helicopter.

Le turbomoteur présente une durée de vie (ou bien inversement, une vitesse d’endommagement) qui dépend de ses sollicitations en puissance. Cette durée de vie dépend principalement de la vitesse de rotation des ensembles tournants (par exemple, la vitesse NG du générateur de gaz, la vitesse N2 d’une turbine libre du turbomoteur TM, et de la température T4x de gaz entraînant une ou des turbines de puissance du turbomoteur TM.The turbine engine has a lifespan (or conversely, a rate of damage) which depends on its power demands. This lifespan depends mainly on the rotation speed of the rotating assemblies (for example, the speed NG of the gas generator, the speed N2 of a free turbine of the turbine engine TM, and the temperature T4x of the gas driving one or more turbines power of the TM turbine engine.

Deux modes d’endommagement sont généralement pris en compte : la fatigue cyclique et le fluage. L’aéronef comporte ainsi un compteur de fatigue cyclique et un compteur de fluage. Lorsqu’un des compteurs atteint un seuil prédéfini, une maintenance du turbomoteur doit être effectuée.Two modes of damage are generally taken into account: cyclic fatigue and creep. The aircraft thus includes a cyclic fatigue counter and a creep counter. When one of the counters reaches a predefined threshold, maintenance of the turbine engine must be carried out.

L’invention a pour but permettre au pilote de gérer son vol pour atteindre une durée de vie souhaitée.The invention aims to enable the pilot to manage his flight to achieve a desired lifespan.

Il est donc proposé un procédé de surveillance d’un système propulsif d’un aéronef, le système propulsif comportant un turbomoteur et l’aéronef comportant au moins un compteur d’un endommagement du turbomoteur utilisant au moins un paramètre du turbomoteur, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte :

une réception d’une durée de vie cible ;
un calcul, pour chaque compteur, d’une vitesse d’incrémentation maximale du compteur pour que le compteur reste sous un seuil prédéfini pendant toute la durée de vie cible ;
un calcul, pour chaque compteur et pour chaque paramètre de ce compteur, d’un seuil tel que, tant que le paramètre ne dépasse pas le seuil, la vitesse d’incrémentation du compteur reste inférieure à la vitesse d’incrémentation maximale ;
un calcul, à partir du ou des seuils, d’au moins une borne d’une grandeur de fonctionnement du turbomoteur à ne pas dépasser pour que la vitesse d’incrémentation du compteur reste inférieure à la vitesse d’incrémentation maximale ; et
une transmission à un dispositif d’affichage de l’aéronef d’une valeur courante et de la borne de la grandeur de fonctionnement.

A method is therefore proposed for monitoring a propulsion system of an aircraft, the propulsion system comprising a turbine engine and the aircraft comprising at least one counter of damage to the turbine engine using at least one parameter of the turbine engine, the method being characterized in that it comprises:

a receipt of a target lifespan;
a calculation, for each counter, of a maximum increment speed of the counter so that the counter remains below a predefined threshold throughout the target lifespan;
a calculation, for each counter and for each parameter of this counter, of a threshold such that, as long as the parameter does not exceed the threshold, the increment speed of the counter remains lower than the maximum increment speed;
a calculation, from the threshold(s), of at least one limit of an operating quantity of the turbine engine not to be exceeded so that the increment speed of the counter remains lower than the maximum increment speed; And
a transmission to a display device of the aircraft of a current value and the terminal of the operating quantity.

L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.The invention may also include one or more of the following optional features, in any technically possible combination.

De façon optionnelle, une borne inférieure et une borne supérieure de la grandeur de fonctionnement du turbomoteur sont calculées.Optionally, a lower limit and an upper limit of the operating quantity of the turbine engine are calculated.

De façon optionnelle également, l’aéronef comporte un compteur de fatigue cyclique utilisant une vitesse de rotation d’une pièce du turbomoteur et/ou un compteur de fluage utilisant une vitesse de rotation d’une pièce du turbomoteur et une température de gaz au niveau d’une turbine du turbomoteur.Also optionally, the aircraft includes a cyclic fatigue counter using a rotation speed of a part of the turbine engine and/or a creep counter using a rotation speed of a part of the turbine engine and a gas temperature at the level of a turbine of the turboshaft engine.

De façon optionnelle également, la vitesse d’incrémentation maximale est calculée par : dC_XX_max = C_XX_max / DDV_cible, où dC_XX_max est la vitesse d’incrémentation maximale, C_XX_max est le seuil prédéfini du compteur et DDV_cible est la durée de vie cible.Also optionally, the maximum increment speed is calculated by: dC_XX_max = C_XX_max / DDV_target, where dC_XX_max is the maximum increment speed, C_XX_max is the predefined threshold of the counter and DDV_target is the target lifespan.

De façon optionnelle également, la vitesse d’incrémentation maximale est calculée par : dC_XX_max = (C_XX_max – C_XX_courante) / DDV_cible – DDV_écoulée), où dC_XX_max est la vitesse d’incrémentation maximale, C_XX_max est le seuil prédéfini du compteur, C_XX_courante est la valeur courante du compteur, DDV_cible est la durée de vie cible et DDV_écoulée est la durée de vie déjà écoulée.Also optionally, the maximum increment speed is calculated by: dC_XX_max = (C_XX_max – C_XX_current) / DDV_target – DDV_elapsed), where dC_XX_max is the maximum increment speed, C_XX_max is the predefined threshold of the counter, C_XX_current is the value current of the counter, DDV_cible is the target lifespan and DDV_elapsed is the lifespan already elapsed.

De façon optionnelle également, chaque compteur met en œuvre une loi d’endommagement donnant la vitesse d’incrémentation à partir du ou des paramètres utilisés par ce compteur et dans lequel le seuil de chaque paramètre utilisé par ce compteur est calculé en appliquant la loi inverse d’endommagement à la vitesse d’incrémentation maximale.Also optionally, each counter implements a damage law giving the increment speed from the parameter(s) used by this counter and in which the threshold of each parameter used by this counter is calculated by applying the inverse law damage at maximum increment speed.

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.There is also proposed a computer program downloadable from a communications network and/or recorded on a computer-readable medium, characterized in that it comprises instructions for executing the steps of a method according to the invention, when said program is executed on a computer.

Il est également proposé un aéronef comportant :

un système propulsif d’un aéronef, le système propulsif comportant un turbomoteur ;
au moins un compteur d’un endommagement du turbomoteur utilisant au moins un paramètre du turbomoteur ;
un dispositif d’affichage ; et
un calculateur conçu pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention.

An aircraft is also proposed comprising:

a propulsion system of an aircraft, the propulsion system comprising a turbine engine;
at least one turbine engine damage counter using at least one turbine engine parameter;
a display device; And
a calculator designed to implement a method according to the invention.

Brief description of the 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’un aéronef dans lequel l’invention est mise en œuvre,
la est un schéma-bloc d’un procédé de surveillance d’un système propulsif de l’aéronef de la , et
la est une vue d’un indicateur de première limite de l’aéronef de la .

The invention will be better understood with the help of the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which:

there is a functional view of an aircraft in which the invention is implemented,
there is a block diagram of a method of monitoring a propulsion system of the aircraft of the , And
there is a view of a first limit indicator of the aircraft of the .

Detailed description of the invention

En référence à la , un exemple d’un aéronef 100 dans lequel l’invention est mise en œuvre, va à présent être décrit.In reference to the , an example of an aircraft 100 in which the invention is implemented, will now be described.

L’aéronef 100 peut être à voilure fixe ou bien tournante (comme dans le cas d’un hélicoptère), ou bien un aéronef à décollage et atterrissage verticaux (de l’anglais « Vertical Take-Off & Landing aircrafts », également désigné par l’acronyme VTOL).The aircraft 100 can be fixed-wing or rotary (as in the case of a helicopter), or a vertical take-off and landing aircraft (from the English “Vertical Take-Off & Landing aircrafts”, also designated by the acronym VTOL).

L’aéronef comporte ainsi un système propulsif 102.The aircraft thus includes a propulsion system 102.

Le système propulsif 102 comporte au moins un propulseur tournant 104. Dans le cas d’un hélicoptère, le système propulsif 102 comporte par exemple deux propulseurs tournants : un rotor principal conçu pour permettre la sustentation, le pilotage et la propulsion, et un rotor anti-couple conçu pour contrer un couple induit par le rotor principal. Alternativement, le propulseur tournant 104 peut être une hélice ou bien une soufflante.The propulsion system 102 comprises at least one rotating propeller 104. In the case of a helicopter, the propulsion system 102 comprises for example two rotating propellers: a main rotor designed to allow lift, piloting and propulsion, and an anti-rotating rotor -torque designed to counter a torque induced by the main rotor. Alternatively, the rotating propeller 104 can be a propeller or a fan.

Le système propulsif 102 comporte en outre une chaîne thermique TH d’entraînement de chaque propulseur tournant 104. Dans l’exemple illustré, la chaîne thermique TH comporte un seul turbomoteur TM. Alternativement, la chaîne thermique TH pourrait comporter plusieurs turbomoteurs.The propulsion system 102 further comprises a thermal chain TH for driving each rotating propeller 104. In the example illustrated, the thermal chain TH comprises a single turbine engine TM. Alternatively, the TH thermal chain could include several turbine engines.

En particulier dans le cas d’un hélicoptère, le système propulsif 102 comporte en outre par exemple une boîte de transmission principale BTP comportant un arbre d’entrée A1 connecté à la chaîne thermique TH et un arbre de sortie AS connecté au propulseur tournant 104.In particular in the case of a helicopter, the propulsion system 102 further comprises for example a main transmission box BTP comprising an input shaft A1 connected to the thermal chain TH and an output shaft AS connected to the rotating propeller 104.

Le système propulsif 102 comporte en outre une chaîne électrique ELEC d’entraînement de chaque propulseur tournant 104. La chaîne électrique ELEC comporte par exemple une source de stockage électrique BAT et une machine électrique M connectée à la source de stockage électrique BAT. La source de stockage électrique BAT peut comporter une ou plusieurs sources électriques élémentaire, par exemple une ou plusieurs batteries chimiques ou bien tout autre type de stockeur d’énergie électrique. De manière similaire, la machine électrique M peut comporter une ou plusieurs machines électriques élémentaires. La machine électrique M est conçue pour fonctionner sélectivement, d’une part, en moteur pour recevoir de la puissance électrique de la source de stockage électrique BAT et, d’autre part, en générateur pour fournir de la puissance électrique à la source de stockage électrique BAT pour recharger cette dernière. Alternativement, la machine électrique M peut être conçue pour uniquement fonctionner en moteur.The propulsion system 102 further comprises an electrical chain ELEC for driving each rotating propeller 104. The electrical chain ELEC comprises for example an electrical storage source BAT and an electrical machine M connected to the electrical storage source BAT. The electrical storage source BAT may comprise one or more elementary electrical sources, for example one or more chemical batteries or any other type of electrical energy store. Similarly, the electrical machine M may comprise one or more elementary electrical machines. The electric machine M is designed to operate selectively, on the one hand, as a motor to receive electrical power from the electrical storage source BAT and, on the other hand, as a generator to supply electrical power to the storage source electric BAT to recharge the latter. Alternatively, the electric machine M can be designed to operate only as a motor.

Du fait de la présence de la chaîne thermique TH et de la chaîne électrique ELEC, le système propulsif 102 est ainsi qualifié d’hybride.Due to the presence of the TH thermal chain and the ELEC electrical chain, the propulsion system 102 is thus qualified as hybrid.

Dans le cas d’une hybridation dite parallèle comme illustrée, la boîte de transmission principale BTP comporte un deuxième arbre d’entrée A2 connecté à la chaîne électrique ELEC, en particulier à la machine électrique M.In the case of so-called parallel hybridization as illustrated, the main BTP transmission box includes a second input shaft A2 connected to the ELEC electrical chain, in particular to the electrical machine M.

L’aéronef 100 comporte en outre un calculateur CALC de commande du système propulsif 102, plus précisément de la chaîne thermique TH et de la chaîne électrique ELEC.The aircraft 100 further comprises a CALC computer for controlling the propulsion system 102, more precisely the TH thermal chain and the ELEC electrical chain.

Le système propulsif 102 présente au moins un régime de fonctionnement certifié. Cela signifie que le motoriste garantit, pour chaque régime, que chacune de la chaîne thermique TH et de la chaîne électrique ELEC est capable de fournir une puissance maximum (appelée limite) associée à ce régime, éventuellement pendant une durée prédéfinie associée à ce régime. Cette durée est finie et peut être nulle. En l’absence de durée associée, le constructeur garantit que la puissance maximum peut être atteinte aussi longtemps que souhaitée, en tout cas pendant une durée très longue, par exemple la durée typique d’une mission.The propulsion system 102 has at least one certified operating regime. This means that the engine manufacturer guarantees, for each speed, that each of the thermal chain TH and the electrical chain ELEC is capable of providing a maximum power (called limit) associated with this speed, possibly for a predefined duration associated with this speed. This duration is finite and can be zero. In the absence of an associated duration, the manufacturer guarantees that the maximum power can be reached for as long as desired, in any case for a very long duration, for example the typical duration of a mission.

Les puissances maximum et les durées peuvent être différentes pour la chaîne thermique TH et pour la chaîne électrique ELEC. Ainsi, de manière générale, chaque régime définit, d’une part, pour la chaîne thermique TH, une puissance maximum et éventuellement une durée, et, d’autre part, pour la chaîne électrique ELEC, une puissance maximum et éventuelle une durée.The maximum powers and durations may be different for the TH thermal chain and for the ELEC electrical chain. Thus, in general, each regime defines, on the one hand, for the TH thermal chain, a maximum power and possibly a duration, and, on the other hand, for the ELEC electrical chain, a maximum power and possibly a duration.

Chaque limite peut être “pilotée”, c’est-à-dire indicative. C’est le pilote qui est alors en charge de respecter cette limite selon les informations du manuel d’utilisation du système propulsif 102. Si le pilote sollicite une puissance supérieure à la limite pilotée, le calculateur CALC est conçu pour permettre au système propulsif 102 de dépasser la limite pilotée.Each limit can be “controlled”, that is to say indicative. It is the pilot who is then responsible for respecting this limit according to the information in the user manual of the propulsion system 102. If the pilot requests a power greater than the piloted limit, the CALC computer is designed to allow the propulsion system 102 to exceed the controlled limit.

Chaque limite peut alternativement être « contrôlée », c’est-à-dire que le calculateur CALC est conçu pour empêcher leur franchissement, même si le pilote le sollicite. Les limites contrôlées sont parfois appelées « butées ».Each limit can alternatively be “controlled”, that is to say that the CALC computer is designed to prevent them from being crossed, even if the pilot requests it. Controlled limits are sometimes called “stops.”

Par exemple, le système propulsif 102 peut présenter un ou plusieurs des régimes suivants.For example, the propulsion system 102 may have one or more of the following regimes.

Le système propulsif 102 peut présenter un régime continu C, associé à une limité pilotée PMC (Puissance Maximum Continue) qui est la puissance maximum que la chaîne thermique TH est capable de délivrer de façon continue, c’est-à-dire sur toute la durée d’une mission, et même de plusieurs missions de l’aéronef 100.The propulsion system 102 can present a continuous regime C, associated with a limited controlled PMC (Continuous Maximum Power) which is the maximum power that the thermal chain TH is capable of delivering continuously, that is to say over the entire duration of a mission, and even of several missions of the aircraft 100.

Le système propulsif 102 peut présenter un régime maximum de décollage D, associé à une limite pilotée PMD_TH(PMD pour Puissance Maximum de Décollage) qui est la puissance que la chaîne thermique TH peut délivrer pendant une durée prédéfinie T_PMD_THet à une limite pilotée PMD_ELECqui est la puissance que la chaîne électrique ELEC peut délivrer pendant une durée prédéfinie T_PMD_ELEC. Les durées T_PMD_THet T_PMD_ELECsont généralement de quelques minutes (communément de l’ordre de quinze à trente minutes).The propulsion system 102 can have a maximum takeoff speed D, associated with a controlled limit PMD _TH (PMD for Maximum Takeoff Power) which is the power that the thermal chain TH can deliver for a predefined duration T_PMD _TH and with a controlled limit PMD _ELEC which is the power that the ELEC electrical chain can deliver for a predefined duration T_PMD _ELEC . The T_PMD _TH and T_PMD _ELEC durations are generally a few minutes (commonly around fifteen to thirty minutes).

Le système propulsif 102 peut présenter un régime maximum transitoire T, associé à une limité pilotée PMT_TH(PMT pour Puissance Maximum Transitoire) qui est la puissance maximum instantanée que la chaîne thermique TH peut délivrer et une limité pilotée PMT_ELECqui est la puissance maximum instantanée que la chaîne électrique ELEC peut délivrer. Pour le régime maximum transitoire T, la durée pour la chaîne thermique TH et la durée pour la chaîne électrique sont toutes les deux nulles.The propulsion system 102 can have a maximum transient speed T, associated with a controlled limited PMT _TH (PMT for Maximum Transient Power) which is the maximum instantaneous power that the thermal chain TH can deliver and a controlled limited PMT _ELEC which is the maximum power instantaneous that the ELEC electric chain can deliver. For the maximum transient regime T, the duration for the thermal chain TH and the duration for the electrical chain are both zero.

Pour le calcul de différentes informations à afficher au pilote, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite, l’aéronef 100 comporte plusieurs systèmes de mesure.For the calculation of different information to be displayed to the pilot, as will be explained in more detail later, the aircraft 100 includes several measurement systems.

Plus précisément, l’aéronef 100 comporte tout d’abord un système S_THde surveillance de la chaîne thermique TH, conçu pour mesurer au moins un paramètre de la chaîne thermique TH impactant la puissance fournie par la chaîne thermique TH. Il s’agit par exemple d’une vitesse NG d’un générateur de gaz du turbomoteur TM et/ou d’une température T4x de gaz entraînant une ou des turbines de puissance du turbomoteur TM et/ou d’un couple C_TMfourni par le ou les turbomoteurs de la chaîne thermique TH.More precisely, the aircraft 100 firstly comprises a system S _TH for monitoring the thermal chain TH, designed to measure at least one parameter of the thermal chain TH impacting the power supplied by the thermal chain TH. This is for example a speed NG of a gas generator of the turbine engine TM and/or a temperature T4x of gas driving one or more power turbines of the turbine engine TM and/or a torque C _TM supplied by the turbine engine(s) of the TH thermal chain.

L’aéronef 100 comporte en outre un système S_ELECde surveillance de la chaîne électrique ELEC, conçu pour mesurer au moins un paramètre de la chaîne électrique ELEC impactant la puissance fournie par la chaîne électrique ELEC.The aircraft 100 further comprises a system S _ELEC for monitoring the ELEC electrical chain, designed to measure at least one parameter of the ELEC electrical chain impacting the power supplied by the ELEC electrical chain.

Les paramètres impactant la puissance fournie par la chaîne thermique TH et la puissance fournie par la chaîne électrique ELEC, sont appelés par la suite paramètres principaux.The parameters impacting the power supplied by the TH thermal chain and the power supplied by the ELEC electrical chain are hereinafter called main parameters.

Le système de mesure S_ELECcomporte par exemple un système S_BATde mesure d’au moins un paramètre de la source de stockage électrique BAT, comme un courant I_BATfourni par la source de stockage électrique BAT à la machine électrique M et/ou un état de charge SOC de la source de stockage électrique BAT. Le système de mesure S_ELECcomporte par exemple, à la place ou bien en complément du système de mesure S_BAT, un système S_Mde mesure d’au moins un paramètre de la machine électrique M, comme un couple C_Mfourni par la machine électrique M. Le système de mesure S_ELECest en outre par exemple conçu pour mesurer au moins un autre paramètre dit auxiliaire de la chaîne électrique ELEC, comme une température T_BATde la source de stockage électrique BAT mesurée par le système de mesure S_BATet/ou une puissance de recharge PR de la source de stockage électrique BAT. La puissance de recharge PR est par exemple calculée à partir du courant I_BATde la source de stockage électrique BAT et d’une tension mesurée aux bornes de la source de stockage électrique BAT.The measurement system S _ELEC comprises for example a system S _BAT for measuring at least one parameter of the electrical storage source BAT, such as a current I _BAT supplied by the electrical storage source BAT to the electrical machine M and/or a state of charge SOC of the electrical storage source BAT. The measurement system S _ELEC comprises for example, instead of or in addition to the measurement system S _BAT , a system S _M for measuring at least one parameter of the electrical machine M, such as a torque C _M supplied by the electric machine M. The measuring system S _ELEC is also, for example, designed to measure at least one other so-called auxiliary parameter of the electrical chain ELEC, such as a temperature T _BAT of the electrical storage source BAT measured by the measuring system S _BAT and/or a charging power PR of the electrical storage source BAT. The charging power PR is for example calculated from the current I _BAT of the electrical storage source BAT and a voltage measured at the terminals of the electrical storage source BAT.

L’aéronef 100 comporte en outre par exemple un système de surveillance externe S0, conçu pour mesurer au moins un paramètre atmosphérique, autour de l’aéronef 100, comme une pression atmosphérique P0 et/ou une température atmosphérique T0.The aircraft 100 further comprises, for example, an external monitoring system S0, designed to measure at least one atmospheric parameter, around the aircraft 100, such as an atmospheric pressure P0 and/or an atmospheric temperature T0.

L’aéronef 100 comporte en outre un dispositif d’affichage AF conçu pour afficher les informations transmises par le calculateur CALC.The aircraft 100 further comprises an AF display device designed to display the information transmitted by the CALC computer.

L’aéronef 100 peut en outre comporter un dispositif de saisie SA conçu pour permettre au pilote de saisir des informations pour le calculateur CALC, en particulier une durée de vie cible DDV_cible. Le dispositif de saisie SA peut revêtir plusieurs formes, comme un bouton de réglage (type potentiomètre) d’un tableau de bord de l’aéronef, un clavier de saisie sur un écran, etc.The aircraft 100 may also include an input device SA designed to allow the pilot to enter information for the CALC calculator, in particular a target lifespan DDV_target. The SA input device can take several forms, such as an adjustment button (potentiometer type) on an aircraft dashboard, an input keyboard on a screen, etc.

En référence à la , un exemple d’un procédé 200 selon l’invention, de surveillance du système propulsif 102, va à présent être décrit.In reference to the , an example of a method 200 according to the invention, for monitoring the propulsion system 102, will now be described.

Au cours d’une étape 202, le calculateur CALC reçoit une mesure de chaque paramètre.During a step 202, the CALC calculator receives a measurement of each parameter.

Dans l’exemple illustré, le calculateur CALC reçoit ainsi :

des mesures NG_m, T4x_m, C_TM_m des paramètres principaux NG, T4x, C_TMde la chaîne thermique TH,
des mesures I_BAT_m, C_M_m des paramètres principaux I_BAT, C_Mde la chaîne électrique ELEC,
des mesures T_BAT_m, SOC_m des paramètres auxiliaires T_BAT, SOC de la chaîne électrique ELEC, et
des mesures P0_m, T0_m des paramètres atmosphériques P0, T0.

In the example illustrated, the CALC calculator thus receives:

measurements NG_m, T4x_m, C _TM _m of the main parameters NG, T4x, C _TM of the thermal chain TH,
measurements I _BAT _m, C _M _m of the main parameters I _BAT , C _M of the ELEC electrical chain,
measurements T _BAT _m, SOC_m of auxiliary parameters T _BAT , SOC of the ELEC electrical chain, and
measurements P0_m, T0_m of atmospheric parameters P0, T0.

Au cours d’une étape 204, le calculateur CALC calcule, pour chaque régime et pour chaque paramètre principal de la chaîne thermique TH, un seuil en-dessous duquel le paramètre principal considéré doit rester pour que la chaîne thermique TH fournisse une puissance inférieure à la puissance maximale du régime considéré pour la chaîne thermique TH. Ce calcul est par exemple réalisé à partir d’un ou plusieurs autres paramètres mesurés, par exemple le ou les paramètres atmosphériques.During a step 204, the CALC calculator calculates, for each regime and for each main parameter of the thermal chain TH, a threshold below which the main parameter considered must remain for the thermal chain TH to provide a power less than the maximum power of the regime considered for the thermal chain TH. This calculation is for example carried out from one or more other measured parameters, for example the atmospheric parameter(s).

Dans l’exemple illustré, le calculateur CALC calcule ainsi, par exemple à partir des mesures P0_m, T0_m :

pour le régime continu C, les seuils NG_C, T4x_C et C_TM_C,
pour le régime de décollage D, les seuils NG_D, T4x_D et C_TM_D, et
pour le régime transitoire T, les seuils NG_T, T4x_T et C_TM_T.

In the example illustrated, the CALC calculator calculates as follows, for example from the measurements P0_m, T0_m:

for the continuous regime C, the thresholds NG_C, T4x_C and C _TM _C,
for take-off regime D, the thresholds NG_D, T4x_D and C _TM _D, and
for the transient regime T, the thresholds NG_T, T4x_T and C _TM _T.

Au cours d’une étape 206, le calculateur CALC calcule, pour chaque régime et pour chaque paramètre principal de la source thermique TH, une différence entre la mesure et le seuil du paramètre principal considéré, cette différence formant une marge du paramètre principal considéré.During a step 206, the CALC calculator calculates, for each regime and for each main parameter of the thermal source TH, a difference between the measurement and the threshold of the main parameter considered, this difference forming a margin of the main parameter considered.

Dans l’exemple illustré, le calculateur CALC calcule :

pour le régime continu C, les marges ΔNG_C, ΔT4x_C et ΔC_TM_C,
pour le régime de décollage D, les marges ΔNG_D, ΔT4x_D et ΔC_TM_D, et
pour le régime transitoire T, les marges ΔNG_T, ΔT4x_T et ΔC_TM_T.

In the example illustrated, the CALC calculator calculates:

for the continuous regime C, the margins ΔNG_C, ΔT4x_C and ΔC _TM _C,
for take-off regime D, the margins ΔNG_D, ΔT4x_D and ΔC _TM _D, and
for the transient regime T, the margins ΔNG_T, ΔT4x_T and ΔC _TM _T.

Au cours d’une étape 208, le calculateur CALC calcule, pour chaque régime avec une durée finie, éventuellement nulle, et pour chaque paramètre principal de la chaîne électrique ELEC, un seuil en-dessous duquel le paramètre principal considéré doit rester pour que la chaîne électrique ELEC fournisse une puissance inférieure la puissance maximale du régime considéré pour la chaîne électrique ELEC. Ce calcul est par exemple réalisé à partir d’un ou plusieurs autres paramètres mesurés, par exemple le ou les paramètres atmosphériques.During a step 208, the CALC calculator calculates, for each regime with a finite duration, possibly zero, and for each main parameter of the ELEC electrical chain, a threshold below which the main parameter considered must remain so that the ELEC electric chain provides a power lower than the maximum power of the regime considered for the ELEC electric chain. This calculation is for example carried out from one or more other measured parameters, for example the atmospheric parameter(s).

Dans l’exemple illustré, le calculateur CALC calcule, par exemple à partir des mesures SOC_m, T_BAT_m, P0_m et T0_m :

pour le régime de décollage D, les seuils I_BAT_D et C_M_D, et
pour le régime transitoire T, les seuils I_BAT_T et C_M_T.

In the example illustrated, the CALC calculator calculates, for example from the SOC_m, T _BAT _m, P0_m and T0_m measurements:

for takeoff regime D, the thresholds I _BAT _D and C _M _D, and
for the transient regime T, the thresholds I _BAT _T and C _M _T.

Ainsi, aucun seuil n’est calculé pour le régime continu C pour la chaîne électrique ELEC.Thus, no threshold is calculated for the continuous regime C for the ELEC electrical chain.

Au cours d’une étape 210, le calculateur CALC calcule, pour chaque régime avec une durée finie, éventuellement nulle, et pour chaque paramètre principal de la chaîne électrique ELEC, une différence entre la mesure et le seuil du paramètre principal considéré, cette différence formant une marge intermédiaire du paramètre principal considéré.During a step 210, the CALC calculator calculates, for each regime with a finite duration, possibly zero, and for each main parameter of the ELEC electrical chain, a difference between the measurement and the threshold of the main parameter considered, this difference forming an intermediate margin of the main parameter considered.

Dans l’exemple illustré, le calculateur CALC calcule :

pour le régime de décollage D, les marges intermédiaires ΔI_BAT_D’ et ΔC_M_D’, et
pour le régime transitoire T, les marges intermédiaires ΔI_BAT_T’ et ΔC_M_T’.

In the example illustrated, the CALC calculator calculates:

for take-off regime D, the intermediate margins ΔI _BAT _D' and ΔC _M _D', and
for the transitional regime T, the intermediate margins ΔI _BAT _T' and ΔC _M _T'.

Au cours d’une étape 212, le calculateur CALC convertit les marges calculées aux étapes 206 et 210, dans une même unité pouvant être celle de n’importe quelle grandeur physique. De préférence, cette grandeur physique est « parlante » pour le pilote et directement liée à son pilotage. L’unité choisie est par exemple la puissance, de sorte que les marges sont converties en marges de puissance. Ainsi converties, les marges peuvent être comparées et/ou sommées. La puissance est par exemple la puissance mécanique fournie.During a step 212, the CALC calculator converts the margins calculated in steps 206 and 210, into the same unit which can be that of any physical quantity. Preferably, this physical quantity is “speaking” for the pilot and directly linked to his piloting. The chosen unit is for example power, so that the margins are converted into power margins. Thus converted, the margins can be compared and/or summed. Power is, for example, the mechanical power supplied.

Par exemple, la marge du courant I_BATpeut être exprimée en puissance en la multipliant par une tension de la source de stockage électrique BAT et par un rendement de la machine électrique M.For example, the margin of the current I _BAT can be expressed in power by multiplying it by a voltage of the electrical storage source BAT and by an efficiency of the electrical machine M.

Toujours par exemple, la marge du couple C_Mpeut être exprimée en puissance en la multipliant par une vitesse de rotation de la machine électrique M.Still for example, the torque margin C _M can be expressed in power by multiplying it by a rotational speed of the electric machine M.

Pour les paramètres de la chaîne thermique TH, il peuvent par exemple être convertis en puissance en utilisant un modèle du turbomoteur TM et en supposant tous les autres paramètres de ce moteur constant.For the parameters of the thermal chain TH, they can for example be converted into power using a model of the TM turbine engine and assuming all other parameters of this engine constant.

En outre, au cours de l’étape 212, les seuils des paramètres principaux de la chaîne électrique ELEC (les seuils des paramètres I_BATet C_Mdans l’exemple illustré) sont également convertis dans l’unité choisie, par exemple en puissance.In addition, during step 212, the thresholds of the main parameters of the ELEC electrical chain (the thresholds of the parameters I _BAT and C _M in the example illustrated) are also converted into the chosen unit, for example into power .

Au cours d’une étape 214, pour chaque régime avec une durée finie non nulle associée à la chaîne électrique ELEC, le calculateur CALC vérifie si la source de stockage électrique BAT est suffisamment chargée pour que la chaîne électrique ELEC puisse fournir le seuil en puissance de ce paramètre, pendant toute la durée associée. En particulier, pour évaluer la charge de la source de stockage électrique BAT, il est possible d’utiliser par exemple la mesure SOC_m de l’état de charge SOC de la source de stockage électrique BAT. Alternativement, une mesure d’un état d’énergie SOE (de l’anglais « State Of Energy ») pourrait être utilisé.During a step 214, for each regime with a non-zero finite duration associated with the ELEC electrical chain, the CALC calculator checks whether the electrical storage source BAT is sufficiently charged for the ELEC electrical chain to be able to provide the power threshold of this parameter, for the entire associated duration. In particular, to evaluate the charge of the electrical storage source BAT, it is possible to use for example the measurement SOC_m of the state of charge SOC of the electrical storage source BAT. Alternatively, a measurement of a State of Energy (SOE) could be used.

Par exemple pour le régime de décollage D et pour le courant I_BAT, le calculateur CALC vérifie si : SOC ≥ I_BAT_D x T_PMD_ELEC, I_BAT_D étant exprimé en puissance et T_PMD_ELECétant la durée maximum du régime de décollage D pour la chaîne électrique.For example for take-off speed D and for current I _BAT , the CALC calculator checks if: SOC ≥ I _BAT _D x T_PMD _ELEC , I _BAT _D being expressed in power and T_PMD _ELEC being the maximum duration of take-off speed D for the electrical chain.

Si la source de stockage électrique BAT est suffisamment chargée, la marge du paramètre principal considéré est alors prise égale à sa marge intermédiaire. Dans ce cas, par exemple, la marge ΔI_BAT_D du paramètre I_BATest alors prise égale à la marge intermédiaire ΔI_BAT_D’.If the electrical storage source BAT is sufficiently charged, the margin of the main parameter considered is then taken equal to its intermediate margin. In this case, for example, the margin ΔI _BAT _D of the parameter I _BAT is then taken equal to the intermediate margin ΔI _BAT _D'.

Sinon, la marge du paramètre principal considéré est prise inférieure à la marge intermédiaire.Otherwise, the margin of the main parameter considered is taken lower than the intermediate margin.

Dans un premier exemple, la marge du paramètre est prise nulle. Dans ce cas, par exemple, si SOC < I_BAT_D x T_PMD_ELEC, la marge ΔI_BAT_D du paramètre I_BATest prise nulle.In a first example, the parameter margin is taken to be zero. In this case, for example, if SOC < I _BAT _D x T_PMD _ELEC , the margin ΔI _BAT _D of the I _BAT parameter is taken to be zero.

Dans un deuxième exemple, si la source de stockage électrique BAT n’est pas suffisamment chargée, la marge du paramètre est prise égale à l’état de charge SOC divisé par la durée associée au régime pour la chaîne électrique ELEC. Dans ce cas, par exemple, si SOC < I_BAT_D x T_PMD_ELEC, la marge ΔI_BAT_D du paramètre I_BATest prise égale à SOC/T_PMD_ELEC.In a second example, if the electrical storage source BAT is not sufficiently charged, the margin of the parameter is taken equal to the state of charge SOC divided by the duration associated with the regime for the electrical chain ELEC. In this case, for example, if SOC < I _BAT _D x T_PMD _ELEC , the margin ΔI _BAT _D of the parameter I _BAT is taken equal to SOC/T_PMD _ELEC .

Au cours d’une étape 216, pour chaque régime avec une durée nulle associée, la marge du paramètre principal considéré est alors prise égale à sa marge intermédiaire. Dans ce cas, par exemple, la marge ΔI_BAT_T du paramètre I_BATest alors prise égale à la marge intermédiaire ΔI_BAT_T’.During a step 216, for each regime with an associated zero duration, the margin of the main parameter considered is then taken equal to its intermediate margin. In this case, for example, the margin ΔI _BAT _T of the parameter I _BAT is then taken equal to the intermediate margin ΔI _BAT _T'.

Au cours d’une étape 218, lorsque plusieurs paramètres de la chaîne thermique TH sont utilisés, le calculateur CALC compare, pour chaque régime, les marges de ces paramètres pour sélectionner la plus petite. La marge sélectionnée est prise comme marge de la chaîne thermique TH.During a step 218, when several parameters of the thermal chain TH are used, the CALC calculator compares, for each regime, the margins of these parameters to select the smallest. The selected margin is taken as the margin of the thermal chain TH.

Par exemple, la marge de la chaîne thermique TH est notée PMC pour le régime continu C, PMD1 pour le régime de décollage D et PMT1 pour le régime transitoire T.For example, the margin of the thermal chain TH is denoted PMC for the continuous regime C, PMD1 for the take-off regime D and PMT1 for the transient regime T.

Au cours d’une étape 220, lorsque plusieurs paramètres de la chaîne électrique ELEC sont utilisés, le calculateur CALC compare, pour chaque régime, les marges de ces paramètres pour sélectionner la plus petite.During a step 220, when several parameters of the ELEC electrical chain are used, the CALC calculator compares, for each regime, the margins of these parameters to select the smallest.

Par exemple, la marge de la chaîne électrique ELEC est notée ΔP_ELEC_PMD pour le régime de décollage D et ΔP_ELEC_PMT pour le régime transitoire T.For example, the margin of the ELEC electrical chain is denoted ΔP _ELEC _PMD for the take-off regime D and ΔP _ELEC _PMT for the transient regime T.

Au cours d’une étape 222, le calculateur CALC additionne, pour chaque régime, la plus petite marge pour la chaîne thermique TH avec la plus petite marge pour la chaîne électrique ELEC, cette addition formant une marge totale du système propulsif 102 pour le régime considéré.During a step 222, the CALC calculator adds, for each regime, the smallest margin for the thermal chain TH with the smallest margin for the electrical chain ELEC, this addition forming a total margin of the propulsion system 102 for the regime considered.

Par exemple, la marge totale est notée ePMD pour le régime de décollage D et vaut : ePMD = PMD1 + ΔP_ELEC_PMD. De façon similaire, la marge totale est notée ePMT pour le régime transitoire T et vaut : ePMT = PMT1 + ΔP_ELEC_PMTFor example, the total margin is denoted ePMD for take-off regime D and is worth: ePMD = PMD1 + ΔP _ELEC _PMD. Similarly, the total margin is denoted ePMT for the transient regime T and is worth: ePMT = PMT1 + ΔP _ELEC _PMT

Au cours d’une étape 224, le calculateur CALC transmet, au dispositif d’affichage AF, la marge totale associée à chaque régime. En outre, le calculateur CALC peut transmettre, pour chaque régime, la marge pour la chaîne thermique TH seule (sans la chaîne électrique ELEC).During a step 224, the CALC calculator transmits, to the AF display device, the total margin associated with each regime. In addition, the CALC calculator can transmit, for each regime, the margin for the TH thermal chain alone (without the ELEC electrical chain).

Ainsi, dans l’exemple illustré, le calculateur CALC transmet, pour le régime de décollage D, la marge ePMD et la marge PMD1 et, pour le régime transitoire T, la marge ePMT. Pour le régime continu C, le calculateur CALC transmet la marge PMC.Thus, in the example illustrated, the CALC computer transmits, for take-off regime D, the margin ePMD and the margin PMD1 and, for the transient regime T, the margin ePMT. For continuous mode C, the CALC calculator transmits the PMC margin.

Au cours d’une étape 226, le dispositif d’affichage AF affiche les marges reçues. Il affiche également la puissance totale fournie par le système propulsif 102.During a step 226, the display device AF displays the margins received. It also displays the total power provided by the propulsion system 102.

Par ailleurs, pendant le vol, le calculateur CALC est conçu pour que la puissance fournie par le système propulsif 102 soit en priorité attribué aux besoins de l’aéronef devant la recharge de la source de stockage électrique BAT (ex : puissance nécessaire aux rotors principal et anti-couple pour réaliser la manœuvre commandée par le pilote). Lorsque la puissance fournie par la chaine thermique TH baisse, la recharge de la source de stockage électrique BAT est donc réduite pour assurer la disponibilité de puissance au pilote. Cette opération peut se faire de façon automatique de sorte que le pilote n’ait à s’occuper que du vol. Dans ce cas, il peut néanmoins être utile de fournir au pilote des informations synthétiques afin de l’aider à gérer la recharge de la source de stockage électrique BAT lorsque les conditions de vol le lui permettent (ex : en vol de croisière ou en descente à l’approche de l’atterrissage).Furthermore, during the flight, the CALC computer is designed so that the power supplied by the propulsion system 102 is primarily allocated to the needs of the aircraft before recharging the electrical storage source BAT (e.g. power required for the main rotors and anti-torque to carry out the maneuver commanded by the pilot). When the power supplied by the thermal chain TH drops, the recharging of the electrical storage source BAT is therefore reduced to ensure the availability of power to the pilot. This operation can be done automatically so that the pilot only has to worry about the flight. In this case, it may nevertheless be useful to provide the pilot with summary information to help him manage the recharging of the BAT electrical storage source when the flight conditions allow it (e.g. in cruise flight or descent). approaching landing).

Pour cela, au cours d’une étape 228, le calculateur CALC calcule une puissance maximale de recharge de la source de stockage électrique BAT, par exemple à partir de paramètres mesurés comme l’état de charge SOC de la source de stockage électrique BAT, la température T_BATde la source de stockage électrique BAT et la température atmosphérique T0. Cette puissance maximale de recharge est par exemple calculée par une fonction mathématique ou une table de valeurs dépendant des paramètres pertinents et enregistrés dans une mémoire accessible par le calculateur CALC. Cette limite peut être exprimée sous forme d’une puissance (en Watts), d’un courant électrique ou de toute autre grandeur ou unité de mesure choisie par le concepteur.For this, during a step 228, the CALC calculator calculates a maximum recharging power of the electrical storage source BAT, for example from measured parameters such as the state of charge SOC of the electrical storage source BAT, the temperature T _BAT of the electrical storage source BAT and the atmospheric temperature T0. This maximum recharging power is for example calculated by a mathematical function or a table of values depending on the relevant parameters and recorded in a memory accessible by the CALC calculator. This limit can be expressed in the form of a power (in Watts), an electric current or any other quantity or unit of measurement chosen by the designer.

Au cours d’une étape 230, le calculateur CALC reçoit une mesure d’une puissance de recharge PR de la source de stockage électrique BAT.During a step 230, the CALC calculator receives a measurement of a charging power PR from the electrical storage source BAT.

Au cours d’une étape 232, le calculateur CALC calcule une différence entre la mesure de la puissance de recharge PR et la puissance maximale de recharge, cette différence formant une marge de puissance de recharge instantanée ΔPR.During a step 232, the CALC calculator calculates a difference between the measurement of the charging power PR and the maximum charging power, this difference forming an instantaneous charging power margin ΔPR.

Au cours d’une étape 234, le calculateur CALC transmet la marge de puissance de recharge instantanée ΔPR au dispositif d’affichage AF.During a step 234, the CALC calculator transmits the instantaneous charging power margin ΔPR to the display device AF.

Au cours d’une étape 236, le dispositif d’affichage AF affiche la marge de puissance de recharge instantanée ΔPR au pilote.During a step 236, the display device AF displays the instantaneous recharge power margin ΔPR to the pilot.

Au cours d’une étape 238, le calculateur CALC calcule une différence entre un état de charge cible SOC* et une mesure SOC_m de l’état de charge SOC, cette différence formant une énergie restant à recharger. L’état de charge SOC peut être mesuré à l’aide de mesures de paramètres de la source de stockage électrique BAT (par exemple, la tension à ses bornes et le courant I_BAT) et d’un modèle mathématique de cette dernière.During a step 238, the CALC calculator calculates a difference between a target state of charge SOC* and a measurement SOC_m of the state of charge SOC, this difference forming an energy remaining to be recharged. The state of charge SOC can be measured using parameter measurements of the electrical storage source BAT (for example, the voltage across it and the current I _BAT ) and a mathematical model of the latter.

Au cours d’une étape 240, le calculateur CALC calcule un profil de puissance maximum de recharge de la source de stockage électrique BAT jusqu’à l’état de charge cible SOC*. Ce profil peut être calculé à l’aide de mesures de paramètres de la source de stockage électrique BAT (par exemple, la tension à ses bornes et le courant I_BAT) et d’un modèle mathématique de cette dernière.During a step 240, the CALC calculator calculates a maximum power profile for recharging the electrical storage source BAT to the target state of charge SOC*. This profile can be calculated using parameter measurements of the electrical storage source BAT (for example, the voltage across it and the current I _BAT ) and a mathematical model of the latter.

Au cours d’une étape 242, le calculateur CALC reçoit une mesure de la puissance de recharge PR de la source de stockage électrique BAT.During a step 242, the CALC calculator receives a measurement of the charging power PR from the electrical storage source BAT.

Au cours d’une étape 244, le calculateur CALC calcule un profil de puissance de recharge en sélectionnant pour chaque point le minimum entre le profil de puissance maximum de recharge et la puissance courante.During a step 244, the CALC calculator calculates a charging power profile by selecting for each point the minimum between the maximum charging power profile and the current power.

Au cours d’une étape 246, le calculateur CALC calcule un temps restant de recharge TR comme l’intégrale du rapport entre l’énergie restant à charger et le profil de puissance de recharge. En pratique, cette intégrale peut être calculée par le système de contrôle comme la somme des intervalles de la trajectoire de puissance discrétisée.During a step 246, the CALC calculator calculates a remaining recharge time TR as the integral of the ratio between the energy remaining to be charged and the recharge power profile. In practice, this integral can be calculated by the control system as the sum of the intervals of the discretized power trajectory.

Au cours d’une étape 248, le calculateur CALC transmet le temps restant de recharge TR au dispositif d’affichage AF.During a step 248, the CALC calculator transmits the remaining recharge time TR to the display device AF.

Au cours d’une étape 250, le dispositif d’affichage AF affiche le temps restant de recharge TR.During a step 250, the AF display device displays the remaining recharge time TR.

Par ailleurs, le turbomoteur TM présente une durée de vie (ou bien inversement, une vitesse d’endommagement) qui dépend de ses sollicitations en puissance. Cette durée de vie dépend principalement de la vitesse de rotation des ensembles tournants (par exemple, la vitesse NG du générateur de gaz, turbine libre : NTL/N2), et de la température T4x.Furthermore, the TM turbine engine has a lifespan (or conversely, a rate of damage) which depends on its power demands. This lifespan depends mainly on the rotation speed of the rotating assemblies (for example, the speed NG of the gas generator, free turbine: NTL/N2), and the temperature T4x.

Deux modes d’endommagement sont généralement pris en compte : la fatigue cyclique et le fluage.Two modes of damage are generally taken into account: cyclic fatigue and creep.

Ainsi, le calculateur CALC comporte un compteur de fatigue cyclique FC et un compteur de fluage EF.Thus, the CALC calculator includes a cyclic fatigue counter FC and a creep counter EF.

La fatigue cyclique est induite par le stress mécanique provoqué par l’accélération centrifuge subie par les ensembles en rotation (compresseur(s), turbine(s) HP, turbine(s) BP).Cyclic fatigue is induced by the mechanical stress caused by the centrifugal acceleration experienced by the rotating assemblies (compressor(s), HP turbine(s), LP turbine(s).

Le compteur de fatigue cyclique FC est ainsi conçu pour compter des cycles de variation de la vitesse NG au cours du temps. Ces cycles comportent généralement, pour chaque mission (c’est-à-dire période pendant laquelle l’aéronef est allumé), un cycle principal entre le démarrage (vitesse NG nulle) et la vitesse maximale de la mission, ainsi que des cycles partiels pendant la mission.The cyclic fatigue counter FC is thus designed to count cycles of variation of the speed NG over time. These cycles generally include, for each mission (i.e. period during which the aircraft is on), a main cycle between start-up (zero NG speed) and the maximum speed of the mission, as well as partial cycles during the mission.

Par exemple, le compteur de fatigue cyclique FC est conçu pour calculer, à chaque pas de temps, un incrément dC_FC à partir d’une mesure NG_m de la vitesse NG à ce pas de temps et d’un historique des mesures de la vitesse NG, en mettant en œuvre une loi d’endommagement f1 prédéfinie : dC_FC = f1(NG_m, mesures précédentes).For example, the cyclic fatigue counter FC is designed to calculate, at each time step, an increment dC_FC from a measurement NG_m of the speed NG at this time step and a history of the speed measurements NG , by implementing a predefined damage law f1: dC_FC = f1(NG_m, previous measurements).

Le fluage caractérise la dilatation des pales de turbines du turbomoteur TM. Le fluage est causé par l’effet combiné de l’accélération centrifuge et de la température élevée auxquelles sont soumises les pièces en rotation. Il dépend donc de la puissance que le pilote demande au moteur et des conditions atmosphériques P0, T0.Creep characterizes the expansion of the turbine blades of the TM turboshaft engine. Creep is caused by the combined effect of centrifugal acceleration and the high temperature to which rotating parts are subjected. It therefore depends on the power that the pilot requests from the engine and the atmospheric conditions P0, T0.

Le compteur de fluage EF est ainsi conçu pour calculer, à chaque pas de temps, un incrément dC_EF à partir d’une mesure NG_m de la vitesse NG et d’une mesure T4x_m de la température T4x à ce pas de temps, en mettant en œuvre une loi d’endommagement f2 prédéfinie : dC_EF = f2(NG_m, T4x_m).The creep counter EF is thus designed to calculate, at each time step, an increment dC_EF from a measurement NG_m of the speed NG and a measurement T4x_m of the temperature T4x at this time step, by putting into effect implements a predefined damage law f2: dC_EF = f2(NG_m, T4x_m).

Lorsqu’un des compteurs FC, EF atteint un seuil prédéfini (noté C_FC_max pour le compteur de fatigue cyclique FC et C_EF_max pour le compteur de fluage EF), une maintenance du turbomoteur TM doit être effectuée.When one of the FC, EF counters reaches a predefined threshold (denoted C_FC_max for the cyclic fatigue counter FC and C_EF_max for the creep counter EF), maintenance of the TM turbine engine must be carried out.

Pour permettre au pilote de gérer son vol pour atteindre une durée de vie souhaitée, les étapes suivantes peuvent être mises en œuvre.To enable the pilot to manage his flight to achieve a desired lifespan, the following steps can be implemented.

Au cours d’une étape 252, le dispositif de saisie SA reçoit la durée de vie cible DDV_cible du système propulsif 102, et la transmet au calculateur CALC. La durée de vie cible DDV_cible est par exemple saisie par le pilote et peut être ajustée par exemple avant chaque vol, en fonction d’un compromis entre le coût d’opération de l’aéronef et du service rendu sur la mission (charge embarquée et durée du vol).During a step 252, the input device SA receives the target lifespan DDV_target of the propulsion system 102, and transmits it to the CALC calculator. The target lifespan DDV_cible is for example entered by the pilot and can be adjusted for example before each flight, depending on a compromise between the operating cost of the aircraft and the service provided on the mission (on-board load and flight duration).

Au cours d’une étape 254, le calculateur CALC reçoit la durée de vie cible DDV_cible.During a step 254, the CALC calculator receives the target lifespan DDV_target.

Au cours d’une étape 256, le calculateur CALC calcule, pour chaque compteur FC, EF, une vitesse d’incrémentation maximale du compteur FC, EF reste sous un seuil prédéfini pendant toute la durée de vie cible DDV_cible.During a step 256, the CALC calculator calculates, for each counter FC, EF, a maximum increment speed of the counter FC, EF remains below a predefined threshold throughout the target lifespan DDV_target.

Dans un premier exemple, la vitesse d’incrémentation maximale est calculée en considérant une usure linéaire sur toute la durée de vie cible DDV_cible. Ainsi, la vitesse d’incrémentation maximale dC_FC_max du compteur de fatigue cyclique FC est donnée par : dC_FC_max = C_FC_max / DDV_cible et la vitesse d’incrémentation maximale dC_EF_max du compteur de fluage EF est donnée par : dC_EF_max = C_EF_max / DDV_cible. Les vitesses d’incrémentation maximale sont donc constantes tant que la durée de vie cible DDV_cible n’est pas modifiée.In a first example, the maximum increment speed is calculated by considering linear wear over the entire target lifespan DDV_target. Thus, the maximum increment speed dC_FC_max of the cyclic fatigue counter FC is given by: dC_FC_max = C_FC_max / DDV_target and the maximum increment speed dC_EF_max of the creep counter EF is given by: dC_EF_max = C_EF_max / DDV_target. The maximum increment speeds are therefore constant as long as the target lifespan DDV_target is not modified.

Dans un deuxième exemple, chaque vitesse d’incrémentation maximale est calculée de façon « dynamique », en fonction de l’utilisation passée du turbomoteur TM. Ainsi, chaque vitesse d’incrémentation maximale est calculée en considérant une usure linéaire à partir de la situation courante, valeur courante du compteur FC, EF et partie écoulée DDV_écoulée de la durée de vie cible DDV_cible. La vitesse d’incrémentation maximale dC_FC_max du compteur de fatigue cyclique FC est donnée par : dC_FC_max = (C_FC_max – C_FC_courante) / DDV_cible – DDV_écoulée) et la vitesse d’incrémentation maximale dC_EF_max du compteur de fluage EF est donnée par : dC_EF_max = (C_EF_max – C_EF_courante) / DDV_cible – DDV_écoulée). Il sera apprécié que DDV_cible – DDV_écoulée équivaut à la durée de vie restante, notée DDV.In a second example, each maximum increment speed is calculated “dynamically”, based on past use of the TM turbine engine. Thus, each maximum increment speed is calculated by considering linear wear from the current situation, current value of the counter FC, EF and elapsed part DDV_elapsed of the target lifespan DDV_target. The maximum increment speed dC_FC_max of the cyclic fatigue counter FC is given by: dC_FC_max = (C_FC_max – C_FC_current) / DDV_target – DDV_elapsed) and the maximum increment speed dC_EF_max of the creep counter EF is given by: dC_EF_max = (C_EF_max – C_EF_current) / DDV_target – DDV_elapsed). It will be appreciated that DDV_target – DDV_elapsed is equivalent to the remaining lifespan, noted DDV.

De cette manière, si le turbomoteur est régulièrement sollicité à de fortes puissances en début de mission (par exemple : utilisation à une puissance proche de la puissance PMD au décollage et pendant la montée), la vitesse d’incrémentation maximale est adaptée à la baisse afin d’inciter le pilote à moins solliciter le turbomoteur TM sur le reste du vol.In this way, if the turbine engine is regularly used at high powers at the start of the mission (for example: use at a power close to the PMD power at takeoff and during climb), the maximum increment speed is adapted downward. in order to encourage the pilot to use the TM turbine engine less for the rest of the flight.

Au cours d’une étape 258, le calculateur CALC calcule un seuil NGmax_FC pour la vitesse NG à partir de la fonction f1 du compteur de fatigue cyclique FC et de vitesse d’incrémentation maximale du compteur de fatigue cyclique FC. Plus précisément, le seuil NGmax_FC est calculé en appliquant la loi inverse d’endommagement f1^-1à la vitesse d’incrémentation maximale dC_FC_max, en connaissance l’historique des mesures : NGmax_FC = f1^- ¹(dC_FC_max).During a step 258, the CALC calculator calculates a threshold NGmax_FC for the speed NG from the function f1 of the cyclic fatigue counter FC and the maximum increment speed of the cyclic fatigue counter FC. More precisely, the threshold NGmax_FC is calculated by applying the inverse damage law f1 ^-1 to the maximum increment speed dC_FC_max, knowing the history of measurements: NGmax_FC = f1 ^- ¹ (dC_FC_max).

Au cours d’une étape 260, le calculateur CALC calcule un seuil NGmax_EF pour la vitesse NG et un seuil T4xmax_EF pour la température T4xmax, à partir de la fonction f2 du compteur de fluage EF et de vitesse d’incrémentation maximale du compteur de fluage EF. Plus précisément, le seuil NGmax_EF et le seuil T4xmax_EF sont calculés en appliquant la loi inverse d’endommagement f2^-1à la loi inverse d’endommagement f2^-1d’incrémentation maximale : (NGmax_EF, T4xmax_EF) = f2^- ¹(dC_EF_max). Il sera apprécié que, la vitesse NG et la température T4x étant lié l’un à l’autre par le fonctionnement du turbomoteur TM, loi inverse d’endommagement f2^-1donne une seule combinaison possible de NGmax_EF, T4xmax_EF.During a step 260, the CALC calculator calculates a threshold NGmax_EF for the speed NG and a threshold T4xmax_EF for the temperature T4xmax, from the function f2 of the creep counter EF and the maximum increment speed of the creep counter EF. More precisely, the threshold NGmax_EF and the threshold T4xmax_EF are calculated by applying the inverse damage law f2 ^-1 to the inverse damage law f2 ^-1 of maximum increment: (NGmax_EF, T4xmax_EF) = f2 ^- ¹ (dC_EF_max) . It will be appreciated that, the speed NG and the temperature T4x being linked to each other by the operation of the turboshaft TM, inverse damage law f2 ^-1 gives a single possible combination of NGmax_EF, T4xmax_EF.

Au cours d’une étape 262, le calculateur CALC calcule, à partir des seuils NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF et à l’aide d’un modèle du turbomoteur TM, une borne supérieure PEsup d’une grandeur de fonctionnement du turbomoteur TM, par exemple une puissance fournie par le turbomoteur TM.During a step 262, the CALC calculator calculates, from the thresholds NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF and using a model of the turbine engine TM, an upper limit PEsup of an operating quantity of the turbine engine TM, by example a power provided by the TM turbine engine.

Par exemple, le calculateur CALC calcule, comme borne supérieure PEsup, la puissance mécanique que le turbomoteur TM peut fournir sans dépasser ces seuils NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF, en utilisant un modèle du turbomoteur TM.For example, the CALC calculator calculates, as upper limit PEsup, the mechanical power that the TM turboshaft can provide without exceeding these thresholds NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF, using a model of the TM turboshaft.

Au cours d’une étape 264, le calculateur CALC calcule une borne inférieure PEinf en utilisant la loi d’endommagement en cycles partiels.During a step 264, the CALC calculator calculates a lower limit PEinf using the damage law in partial cycles.

Par exemple, le calculateur CALC calcule, comme borne inférieure PEinf, la puissance mécanique que le turbomoteur TM peut fournir sans passer sous ce seuil NGmin_FC, T4xmax_EF (en dehors d’un arrêt du turbomoteur TM), en utilisant un modèle du turbomoteur TM.For example, the CALC calculator calculates, as the lower limit PEinf, the mechanical power that the TM turbine engine can provide without falling below this threshold NGmin_FC, T4xmax_EF (apart from a shutdown of the TM turbine engine), using a model of the TM turbine engine.

Au cours d’une étape 266, le calculateur CALC transmet au dispositif d’affichage AF une valeur courante de la puissance mécanique fournie par le système propulsif 102, la borne inférieure PEinf et la borne supérieure PEsup.During a step 266, the CALC calculator transmits to the display device AF a current value of the mechanical power supplied by the propulsion system 102, the lower terminal PEinf and the upper terminal PEsup.

Au cours d’une étape 268, le dispositif d’affichage AF affiche la valeur courante de la puissance mécanique fournie, la borne inférieure PEinf et la borne supérieure PEsup.During a step 268, the display device AF displays the current value of the mechanical power supplied, the lower limit PEinf and the upper limit PEsup.

En référence à la , un exemple d’affichage du dispositif d’affichage AF est illustré.In reference to the , an example display of the AF display device is illustrated.

Dans cet exemple, la puissance fournie par le système est indiquée par une aiguille rotative 302.In this example, the power supplied by the system is indicated by a rotating needle 302.

Les marges PMC, PMD1, ePMD, PMT1, ePMT sont indiquées comme marqueurs le long d’une course 304 de l’aiguille rotative 302, de même que la borne inférieure PEinf et la borne supérieure PEsup.The margins PMC, PMD1, ePMD, PMT1, ePMT are indicated as markers along a stroke 304 of the rotating needle 302, as well as the lower limit PEinf and the upper limit PEsup.

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.It should also be noted that the invention is not limited to the embodiments described above. It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in light of the teaching which has just been disclosed to him.

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.In the detailed presentation of the invention which is made previously, the terms used should not be interpreted as limiting the invention to the embodiments set out in the present description, but must be interpreted to include all the equivalents for which the prediction is within the reach of those skilled in the art by applying their general knowledge to the implementation of the teaching which has just been disclosed to them.

Claims

Method (200) for monitoring a propulsion system (102) of an aircraft (100), the propulsion system (102) comprising a turbine engine (TM) and the aircraft (100) comprising at least one counter (FC, EF ) damage to the turbine engine (TM) using at least one parameter (NG, T4x) of the turbine engine (TM), the method (200) being characterized in that it comprises:

a reception (254) of a target lifespan (DDV_target);
a calculation (256), for each counter (FC, EF), of a maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max) of the counter (FC, EF) so that the counter (FC, EF) remains below a predefined threshold ( C_FC_max, C_EF_max) throughout the target lifespan (DDV_target);
a calculation (258, 260), for each counter (FC, EF) and for each parameter (NG, T4x) of this counter, of a threshold (NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF) such that, as long as the parameter (NG, T4x) does not exceed the threshold (NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF), the increment speed (dC_FC, dC_EF) of the counter (FC, EF) remains lower than the maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max);
a calculation (262, 264), from the threshold(s) (NGmax_FC, NGmax_EF, T4xmax_EF), of at least one limit (PEinf, PEsup) of an operating quantity of the turbine engine (TM) not to be exceeded so that the increment speed (dC_FC, dC_EF) of the counter (FC, EF) remains lower than the maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max); And
a transmission (266) to a display device (AF) of the aircraft (100) of a current value and of the terminal (PEinf, PEsup) of the operating quantity.

Method (200) according to claim 1, in which a lower limit (PEinf) and an upper limit (PEsup) of the operating quantity of the turbine engine (TM) are calculated.

Method (200) according to claim 1 or 2, in which the aircraft comprises a cyclic fatigue counter using a speed (NG) of rotation of a part of the turbine engine (TM) and/or a creep counter using a speed ( NG) of rotation of a part of the turbine engine (TM) and a temperature (T4x) of gas at the level of a turbine of the turbine engine (TM).

Method (200) according to any one of claims 1 to 3, in which the maximum increment speed is calculated by: dC_XX_max = C_XX_max / DDV_target, where dC_XX_max is the maximum increment speed, C_XX_max is the predefined threshold of the counter and DDV_target is the target lifespan.

Method (200) according to any one of claims 1 to 3, in which the maximum incrementation speed is calculated by: dC_XX_max = (C_XX_max – C_XX_current) / DDV_target – DDV_elapsed), where dC_XX_max is the maximum incrementation speed, C_XX_max is the predefined threshold of the counter, C_XX_current is the current value of the counter, DDV_target is the target lifespan and DDV_elapsed is the lifespan already elapsed.

Method (200) according to any one of claims 1 to 5, in which each counter (FC, EF) implements a damage law (f1, f2) giving the increment speed (dC_FC, dC_EF) from of the parameter(s) (NG, T4x) used by this counter (FC, EF) and in which the threshold (NGmax_FC, NGmax_EF, T44xmax_EF) of each parameter (NG, T4x) used by this counter (FC, EF) is calculated in applying the inverse damage law (f1 ^-1 , f2 ^-1 ) to the maximum increment speed (dC_FC_max, dC_EF_max).

Computer program downloadable from a communications network and/or recorded on a computer-readable medium, characterized in that it comprises instructions for executing the steps of a method according to any one of claims 1 to 6 , when said program is executed on a computer.

Aircraft (100) comprising:

a propulsion system (102) of an aircraft (100), the propulsion system (102) comprising a turbine engine (TM);
at least one counter (FC, EF) of damage to the turbine engine (TM) using at least one parameter (NG, T4x) of the turbine engine (TM);
a display device (AF); And
a calculator (CALC) designed to implement a method (200) according to any one of claims 1 to 6.