FR3142009A1 - Procédé de détection d’un impact de foudre par dépassement d’un gradient de mesure - Google Patents
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Abstract
Procédé de détection d’un impact de foudre par dépassement d’un gradient de mesure Procédé de détection (100) d’un impact de foudre sur des mesures électriques d’un système de régulation d’un moteur d’aéronef comprenant : - la détermination (101) d’un seuil de détection d’un impact de foudre sur les mesures électriques du système de régulation du moteur, le seuil de détection étant un gradient maximal entre deux mesures électriques, le gradient maximal étant une différence en valeur absolue entre deux mesures électriques ; et - la comparaison (102) des gradients entre deux mesures électriques d’un ensemble de N mesures électriques consécutives par rapport au seuil de détection et la détection (103) d’un impact de foudre sur la i-ème mesure si le gradient entre la i-ème mesure et les autres mesures est supérieur ou égal au seuil de détection, N étant un entier supérieur ou égal à 2 et i étant compris entre 1 et N. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention se rapporte au domaine général de la détection d’un impact de foudre, et plus particulièrement de la détection par le système de régulation du moteur d’un aéronef d’un impact de foudre.
Les moteurs d’avion sont soumis à un environnement de foudre sévère et notamment à des impacts de foudre. En cas d’impact de foudre sur un avion, les mesures électriques faites sur les capteurs du moteur ou de l’avion peuvent être perturbées pour une courte durée. Ces perturbations peuvent néanmoins affecter la régulation du moteur et donc influencer la poussée du moteur.
Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de détection d’un impact de foudre permettant d’accommoder ces impacts et de réduire les perturbations sur la poussée du moteur, afin d’améliorer la robustesse du système de régulation du moteur de l’avion face à ces impacts.
L’invention concerne un procédé de détection d’un impact de foudre sur des mesures électriques d’un système de régulation d’un moteur d’aéronef comprenant :
- la détermination d’un seuil de détection d’un impact de foudre sur les mesures électriques du système de régulation du moteur, le seuil de détection étant un gradient maximal entre deux mesures électriques, le gradient maximal étant une différence en valeur absolue entre deux mesures électriques ; et
- la comparaison des gradients entre deux mesures électriques d’un ensemble de N mesures électriques consécutives par rapport au seuil de détection et la détection d’un impact de foudre sur la i-ème mesure si le gradient entre la i-ème mesure et les autres mesures est supérieur ou égal au seuil de détection, N étant un entier supérieur ou égal à 2 et i étant compris entre 1 et N.
Le procédé de l’invention permet ainsi de détecter les impacts de foudre. De plus, grâce à la définition d’un seuil de détection, il permet de détecter les impacts de foudre qui peuvent perturber le système et de ne pas prendre en compte la mesure touchée par l’impact de foudre afin de réduire les perturbations sur la poussée.
Par ailleurs, comme la détection est faite par le système de régulation, elle ne nécessite pas la présence d’un capteur spécifique et permet donc de limiter l’encombrement du moteur dans l’avion.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend la suppression des N mesures si on a détecté un impact de foudre sur au moins une des N mesures.
Ainsi, dès qu’un impact de foudre est détecté sur une mesure parmi un cycle de N mesures, les N mesures sont toutes invalidées.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend la fourniture de la (i-1)-ème mesure au système de régulation du moteur d’aéronef si on a détecté un impact de foudre sur la i-ème mesure, avec i compris entre 2 et N.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le système de régulation du moteur d’aéronef comprend un filtre à X entrées, X étant un entier strictement inférieur à N, et le procédé comprend la fourniture au filtre du système de régulation de X mesures, parmi les N mesures, dont on n’a pas détecté d’impact de foudre.
Ainsi, seules les mesures non touchées par l’impact de foudre sont fournies au filtre.
Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, N est égal à 4.
Un autre objet de l’invention est un système de régulation d’un moteur d’aéronef comprenant :
- un capteur configuré pour mesurer une grandeur électrique ;
- un convertisseur analogique-numérique configuré pour convertir la mesure du capteur en signal numérique ; et
- un circuit numérique programmable configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention sur les mesures converties par le convertisseur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de régulation comprend également un filtre placé en parallèle du circuit numérique programmable et configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution du signal numérique issu du convertisseur.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le système de régulation comprend également un filtre placé en sortie du circuit numérique programmable et configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution des mesures fournies par le circuit numérique programmable.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
La représente de manière schématique un ordinogramme du procédé de détection 100 d’un impact de foudre sur des mesures électriques d’un système de régulation d’un moteur d’aéronef selon un mode de réalisation de l’invention.
Le procédé de détection 100 comprend la détermination 101 d’un seuil de détection d’un impact de foudre sur les mesures électriques du système de régulation du moteur. Ce seuil de détection permet de caractériser l’effet de la foudre sur les mesures électriques en entrée du système de régulation du moteur et de déterminer si la mesure touchée par l’impact de foudre est à prendre en compte ou non par le système de régulation.
L’effet de la foudre sur les mesures dépend notamment des éléments suivants :
- la forme d’onde et la séquence de répétition de la foudre : la norme DO-160 définit par exemple toutes les formes d’ondes et les séquences de répétition qui peuvent être applicables pour tester la résistance d’un système à un impact de foudre ;
- le sens d’injection de la foudre : les formes d’ondes de l’impact de foudre peuvent être injectées en positif ou négatif. Ainsi, suivant les protections contre la foudre mises en place au niveau du système de régulation, l’effet de la foudre sur les mesures électriques peut être différent en fonction du sens d’injection de la foudre ;
- l’instant d’injection : les interfaces de mesure électrique du système de régulation peuvent avoir différents procédés de mesure, et les impacts de foudre sont en général très courts. La relation entre le début de l’impact de foudre et le début de la mesure de l’interface associée est donc importante dans l’estimation de l’effet de la foudre sur cette mesure ; et
- la valeur de la mesure au moment de l’impact de foudre : la valeur mesurée par l’interface de mesure au moment de l’impact de foudre peut avoir une influence sur l’effet de la foudre. Il faut donc tester différentes valeurs de la plage de validité de la mesure pour correctement caractériser l’effet de la foudre sur cette interface.
En étudiant ces effets, on peut prédire l’influence de la foudre sur les mesures électriques utilisées par le système de régulation du moteur. Grâce à cela, on détermine le seuil de détection pour savoir si une mesure ayant subi un impact de foudre doit être prise ou non en compte par le système.
Le seuil de détection qui est déterminé lors de l’étape 101 est un gradient maximal entre deux mesures électriques, c’est-à-dire une différence maximale en valeur absolue entre les deux mesures.
Par exemple, si la mesure électrique est une mesure de courant, le seuil de détection pourra être une différence de 2 A entre deux mesures de courant.
Selon un autre exemple, si on mesure des températures, on peut déduire le gradient maximal, et donc le seuil de détection, en analysant des enregistrements moteur.
De plus, pour une géométrie variable, le seuil de détection peut aussi être déterminé en fonction des limites du système de régulation du moteur, par exemple, physiquement, il n’est pas possible d’ouvrir ou fermer un vérin plus rapidement que ne le permet le système.
Le procédé 100 comprend ensuite la comparaison 102 entre le seuil de détection déterminé et des gradients entre deux mesures électriques pour un ensemble de N mesures, N étant un entier supérieur ou égal à 2. Cela signifie qu’on compare pour une i-ème mesure, i étant un entier compris entre 1 et N, tous les gradients entre la i-ème mesure et les autres N-1 mesures au seuil de détection.
Si tous les gradients entre les N-1 mesures et la i-ème mesure sont supérieurs ou égaux au seuil de détection, alors on considère que la i-ème mesure a été touchée par la foudre, et donc un impact de foudre est détecté pour cette i-ème mesure (étape 103).
Si au moins un des gradients entre les N-1 mesures et la i-ème mesure est inférieur au seuil de détection, alors on considère que la i-ème mesure n’a pas été touchée par la foudre, et donc aucun impact de foudre n’est détecté (étape 104).
Dans le cas où un impact de foudre est détecté sur la i-ème mesure, la i-ème mesure est invalidée (étape 105). Cela signifie que le système de régulation du moteur d’aéronef ne prendra pas en compte cette mesure.
Puis, suite à la détection 103 d’un impact de foudre sur la i-ème mesure et à l’invalidation 105 de la i-ème mesure, le procédé peut comprendre l’une des étapes suivantes :
- étape 106 : les N-1 autres mesures parmi les N mesures sont supprimées, ainsi le système de régulation ne prendra en compte aucune des N mesures ; ou
- étape 107 : si la i-ème mesure touchée par la foudre n’est pas la première mesure des N mesures (c’est-à-dire si i est supérieur ou égal à 2), alors le procédé fournit la (i-1)-ème mesure au système de régulation, la (i-1)-ème mesure étant une mesure non touchée par la foudre. Ainsi, le système de régulation prendra en compte la dernière mesure valide, c’est-à-dire non touchée par la foudre, parmi les N mesures si un impact de foudre est détecté parmi les N mesures. Si jamais, la mesure touchée par la foudre est la première des N mesures, dans ce cas, le procédé ne fournit aucune mesure au système de régulation, ce qui revient à appliquer l’étape 106 du procédé 100 ; ou
- étape 108 : le procédé ne fournit que X mesures (X étant un entier strictement inférieur à N) non touchées par la foudre au système de régulation, et plus particulièrement il fournit ces X mesures à un filtre comprenant X entrées présent dans le système de régulation. Si jamais, le procédé a détecté plusieurs mesures touchées par la foudre et qu’il y a moins de X mesures non touchées par la foudre parmi les N mesures, alors on appliquera l’étape 106 ou 107 du procédé.
Un exemple de mise en œuvre du procédé de détection 100 est maintenant décrit pour un ensemble de quatre mesures, soit N = 4.
Après avoir déterminé le seuil de détection, le procédé va déterminer si la première, la deuxième, la troisième et/ou la quatrième mesure ont été touchées par la foudre.
Ainsi, pour la première mesure, le procédé compare par rapport au seuil de détection la différence en valeur absolue entre les première et deuxième mesures, la différence en valeur absolue entre les première et troisième mesures et la différence en valeur absolue entre les première et quatrième mesures. Si ces trois différences sont toutes supérieures ou égales au seuil de détection, alors un impact de foudre est détecté sur la première mesure et dans ce cas, la première mesure est invalidée. Si une des différences est inférieure au seuil de détection, alors aucun impact de foudre n’est détecté et la première mesure est considérée comme une mesure valide.
Pour la deuxième mesure, le procédé compare par rapport au seuil de détection la différence en valeur absolue entre les deuxième et première mesures, la différence en valeur absolue entre les deuxième et troisième mesures et la différence en valeur absolue entre les deuxième et quatrième mesures. Si ces trois différences sont toutes supérieures ou égales au seuil de détection, alors un impact de foudre est détecté sur la deuxième mesure et dans ce cas, la deuxième mesure est invalidée. Si une des différences est inférieure au seuil de détection, alors aucun impact de foudre n’est détecté et la deuxième mesure est considérée comme une mesure valide.
Pour la troisième mesure, le procédé compare par rapport au seuil de détection la différence en valeur absolue entre les troisième et première mesures, la différence en valeur absolue entre les troisième et deuxième mesures et la différence en valeur absolue entre les troisième et quatrième mesures. Si ces trois différences sont toutes supérieures ou égales au seuil de détection, alors un impact de foudre est détecté sur la troisième mesure et dans ce cas, la troisième mesure est invalidée. Si une des différences est inférieure au seuil de détection, alors aucun impact de foudre n’est détecté et la troisième mesure est considérée comme une mesure valide.
Pour la quatrième mesure, le procédé compare par rapport au seuil de détection la différence en valeur absolue entre les quatrième et première mesures, la différence en valeur absolue entre les quatrième et deuxième mesures et la différence en valeur absolue entre les quatrième et troisième mesures. Si ces trois différences sont toutes supérieures ou égales au seuil de détection, alors un impact de foudre est détecté sur la quatrième mesure et dans ce cas, la quatrième mesure est invalidée. Si une des différences est inférieure au seuil de détection, alors aucun impact de foudre n’est détecté et la quatrième mesure est considérée comme une mesure valide.
Ensuite, si une des première, deuxième, troisième et/ou quatrième mesures a été invalidée à cause d’une détection d’un impact de foudre, le procédé pourra soit :
- supprimer toutes les mesures ; soit
- fournir la première mesure au système de régulation, si l’impact de foudre a été détecté sur la deuxième mesure, ou fournir la deuxième mesure si l’impact de foudre a été détecté sur la troisième mesure, ou fournir la troisième mesure si l’impact de foudre a été détecté sur la quatrième mesure ; soit
- fournir X mesures valides, avec X un entier inférieur à 4, au filtre présent dans le système de régulation et comprenant X entrées.
La représente, de manière schématique et partielle, un système de régulation 200 d’un moteur d’aéronef selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Le système de régulation 200 comprend un capteur 201 configuré pour mesurer une grandeur électrique relié à un convertisseur analogique-numérique 202 qui permet de convertir la mesure du capteur en signal numérique, la mesure de la grandeur électrique étant fournie au convertisseur 202 sous forme d’un signal électrique analogique.
Le système 200 comprend également un filtre 203 et un circuit numérique programmable 206 connectés en parallèle et placés à la sortie du convertisseur 202. Le filtre 203 est configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution du signal numérique issu du convertisseur 202. Le circuit numérique programmable 206 est configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. Les éléments 204 et 205 de la font partie du circuit numérique programmable 206 et permettent de mettre en œuvre le procédé de l’invention.
Ainsi, le convertisseur 202 fournit les N mesures converties au filtre 203 et au circuit numérique programmable 206. Le filtre 203 fournit ainsi à sa sortie les N mesures filtrées, tandis que le circuit numérique programmable 206 détecte d’abord (élément 204) les mesures valides parmi les N mesures (si un impact de foudre a été détecté par le circuit numérique programmable, il est également possible que le circuit ne fournisse aucune mesure à sa sortie conformément au procédé de l’invention), puis il les combines aux mesures fournies par le filtre 203 pour fournir à sa sortie (en sortie de l’élément 205) les mesures valides et filtrées qui seront prises en compte par le système de régulation 200 pour déterminer la poussée du moteur.
Le filtre 203 peut être un élément externe ou interne du circuit numérique programmable 206. Dans ce premier mode de réalisation, il est externe au circuit numérique programmable 206.
La représente, de manière schématique et partielle, un système de régulation d’un moteur d’aéronef selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Le système de régulation 300 comprend un capteur 301 configuré pour mesurer une grandeur électrique relié à un convertisseur analogique-numérique 302 qui permet de convertir la mesure du capteur en signal numérique, la mesure de la grandeur électrique étant fournie au convertisseur 302 sous forme d’un signal électrique analogique.
Le système 300 comprend également un circuit numérique programmable 304 relié au convertisseur 302 et un filtre 303 relié à la sortie du circuit numérique programmable 304. Le circuit numérique programmable 204 est configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention et donc sélectionner des mesures valides parmi les N mesures converties et fournies par le convertisseur 302, N étant un entier supérieur ou égal à 2. Le filtre 303 comprend X entrées avec X un entier inférieur à N, et il est configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution des mesures valides sélectionnées par le circuit numérique programmable 304. Les mesures fournies en sortie du filtre 303 sont donc les mesures valides et filtrées prises en compte par le système de régulation 300 pour déterminer la poussée du moteur.
Quel que soit le mode de réalisation, la grandeur électrique mesurée par le capteur 201, 301 peut être un courant électrique, une tension électrique, une résistance électrique, un temps ou une fréquence.
Quel que soit le mode de réalisation, le circuit numérique programmable peut être un circuit électronique logique câblé, ou un microcontrôleur, ou encore un circuit logique programmable (FPGA, « Field-programmable Gate Array » en anglais).
Claims (10)
- Procédé de détection (100) d’un impact de foudre sur des mesures électriques d’un système de régulation (200, 300) d’un moteur d’aéronef comprenant :
- la détermination (101) d’un seuil de détection d’un impact de foudre sur les mesures électriques du système de régulation du moteur, le seuil de détection étant un gradient maximal entre deux mesures électriques, le gradient maximal étant une différence en valeur absolue entre deux mesures électriques ; et
- la comparaison (102) des gradients entre deux mesures électriques d’un ensemble de N mesures électriques consécutives par rapport au seuil de détection et la détection (103) d’un impact de foudre sur la i-ème mesure si le gradient entre la i-ème mesure et les autres mesures est supérieur ou égal au seuil de détection, N étant un entier supérieur ou égal à 2 et i étant compris entre 1 et N.
- Procédé de détection selon la revendication 1, comprenant la suppression (106) des N mesures si on a détecté un impact de foudre sur au moins une des N mesures.
- Procédé de détection selon la revendication 1, comprenant la fourniture (107) de la (i-1)-ème mesure au système de régulation du moteur d’aéronef si on a détecté un impact de foudre sur la i-ème mesure, avec i compris entre 2 et N.
- Procédé de détection selon la revendication 1, dans lequel le système de régulation (300) du moteur d’aéronef comprend un filtre (303) à X entrées, X étant un entier strictement inférieur à N, et le procédé comprend la fourniture (108) au filtre du système de régulation de X mesures, parmi les N mesures, dont on n’a pas détecté d’impact de foudre.
- Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel N est égal à 4.
- Système de régulation (200, 300) d’un moteur d’aéronef comprenant :
- un capteur (201, 301) configuré pour mesurer une grandeur électrique ;
- un convertisseur analogique-numérique (202, 302) configuré pour convertir la mesure du capteur en signal numérique ; et
- un circuit numérique programmable (204, 304) configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 sur les mesures converties par le convertisseur.
- Système de régulation (200) selon la revendication 6, comprenant également un filtre (203) placé en parallèle du circuit numérique programmable (204) et configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution du signal numérique issu du convertisseur.
- Système de régulation (300) selon la revendication 6, comprenant également un filtre (303) placé en sortie du circuit numérique programmable (304) et configuré pour réduire le bruit et améliorer la précision et la résolution des mesures fournies par le circuit numérique programmable.
- Moteur pour aéronef comprenant un système de régulation (300) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8.
- Aéronef comprenant un moteur selon la revendication 9.
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