JP2012528977A - ジェットエンジンの低圧燃料ポンプの不具合を検出するための方法および装置ならびに前記装置を備えたジェットエンジン - Google Patents

Abstract

本発明は、ターボジェットの低圧燃料ポンプ内で不良を検出するための装置に関する。ポンプは、補機類を機械的に駆動するためのギア（４’）を含む補機ギアボックス（４）を用いることによって駆動される。装置は、補機ギアボックス（４）の振動周波数を測定するための手段（２７）と、前記周波数の中から、低圧燃料ポンプの少なくとも１つの振動周波数を検出するための手段（２８）とを含む。本発明は、低圧燃料ポンプ内の不良が、発生するとすぐに検出されることを可能にする。

Description

本発明は、ジェットエンジンの低圧燃料ポンプの不具合を検出するための装置および方法に関する。

ジェットエンジンは、一般的に、ファン、たとえば低圧圧縮機および高圧圧縮機の１つまたは複数の圧縮機段、燃焼室、たとえば高圧タービンおよび低圧タービンの１つまたは複数のタービン段、および排気ダクトを備える。燃焼室では、圧縮された燃料が、噴射され、圧縮機からの圧縮された空気と共に燃焼される。各々の圧縮機は、シャフトによって結び付けられるタービンと回転結合され、したがって高圧本体および低圧本体を形成する。

燃焼室は、燃料ポンプ、一般的には低圧ポンプおよび高圧ポンプによって燃料が中で駆動される燃料回路によって燃料が供給される。

燃料ポンプに関する低圧および高圧の概念は、ジェットエンジンの本体に関する低圧および高圧の概念とは全く相関付けられず、異なる流体の圧力に関するものである。慣習によってかつ説明を簡易化するために、頭字語「ＨＰ］および「ＢＰ」は、本明細書ではこれ以後、ジェットエンジンの本体またはそれらの要素ならびに燃料ポンプの本体の両方に対する「高圧」および「低圧」をそれぞれ意味するために使用される。

ＨＰポンプは、燃料回路内でＢＰポンプの下流側に置かれる。ＨＰポンプはこうして、ＢＰポンプから、最初に圧縮され、したがってＨＰポンプによる圧縮の後、圧縮された空気との燃焼に十分な圧力になるのに十分な圧力を有する燃料を受け入れる。したがって、ＢＰポンプの機能は、第１の圧縮を受けた燃料をＨＰポンプに供給することである。

ＢＰおよびＨＰポンプは、従来、たとえば「ギア式」または推進式になり得る機械式ポンプである。ギア式ポンプは、とりわけ、（ギアシステムによって回転駆動されるシャフト上で回転するように装着された）駆動ピニオン（またはホイール）と、被駆動ピニオン（またはホイール）とを備え、燃料は、駆動ピニオンと被駆動ピニオンの歯の間で体積が圧縮される。推進式ポンプは、燃料を圧縮するためのブレードが設けられ、かつギアシステムによって回転駆動されるシャフト上で回転するように装着されたホイール（またはインペラ）を備え、燃料は、ホイールの回転中、遠心作用効果によって圧縮される。従来、ＢＰポンプは、推進式ポンプであり、ＨＰポンプは、ギア式ポンプである。

ＢＰおよびＨＰポンプの駆動ギアシステムは、一般的に、ギアシステムによってポンプに動力取出シャフトを結び付ける補機リレーボックスに連結された動力取出シャフトを介して、ジェットエンジンのＨＰ本体のシャフトによって間接的に駆動される。補機リレーボックスは、名称「補機ギアボックス（Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ Ｇｅａｒ Ｂｏｘ）」（ＡＧＢ）によって当業者によく知られている。これは、ギアシステムを含むボックス（すなわちシャフトの回転運動を１つまたは複数の他のシャフトに伝達するように噛み合う歯付きホイールまたはピニオンを備える機構）である。このギアシステムは、たとえば発電機、始動装置、交流機、油圧ポンプなどのある特定の数の装置要素または補機類に結び付けられ、まさにＢＰおよびＨＰポンプで理解されたように、ギアシステムは、補機類を駆動するために、ジェットエンジンのＨＰ本体のシャフトから取り出された運動を補機類に伝達する。

（たとえばＢＰポンプのホイールブレードとそれを覆うケーシングとの間において遮られるようになる異物の摂取による）ＢＰポンプの不具合は、たいてい、ＢＰポンプのホイールを駆動するシャフトの可溶性部分の破壊に反映され、このとき燃料は、圧縮されずにホイールを直接通り抜ける（事実上ＢＰポンプのホイールは、フリーホイールである）。これは、ポンプの「主な不具合形態」と呼ばれている。この場合、ＨＰポンプには、圧縮されない燃料、したがって正常作動で有していたであろう圧力よりも低い圧力の燃料が供給され、これにより、ＨＰポンプの「キャビテーション」、すなわち燃料と混合された空気のＨＰポンプによる吸引が生じ得る。ＨＰポンプのそのようなキャビテーションは、その作動に大きなダメージを与えており、また、ポンプに機械的ダメージを生じさせて、これを回転駆動するギアシステムの破損にさえ至る恐れがある。破損の場合、燃料はもはや燃料回路において駆動されず、燃焼室にはもはや燃料が供給されず、エンジンが停止し、推進している航空機の全速力中のジェットエンジンがそのように停止することで、あらゆる悲惨な結果をもたらす可能性がある。

したがってＢＰポンプの不具合は、検出されず、検出されるのはその結果、すなわちジェットエンジンの停止である。したがって、ＢＰポンプの不具合が早期に検出不可能であることに実際の現実の危険性が存在しているが、その理由は、ＨＰポンプは引き続き供給されていることにより、ＨＰポンプの劣化およびジェットエンジンの停止が存在するまで異常作動が続くというリスクが高いためである。

本発明は、ＨＰポンプの重篤な劣化のリスクを予測するために、ＢＰポンプの不具合を効果的かつ簡単に特定することを可能にする検出装置および方法を提案することを目的とする。

本発明は、さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフトを備えるジェットエンジンの低圧燃料ポンプの不具合を検出するための装置にして、前記ポンプが、前記補機類を機械的に駆動するためのギアシステムを備える補機リレーボックスを介して回転シャフトによって駆動される、装置であって、ジェットエンジンの回転シャフトの回転速度を測定するための手段と、補機リレーボックスの振動周波数を測定するための手段と、前記周波数から、回転シャフトの測定された回転速度における低圧燃料ポンプの少なくとも１つの正常な振動周波数を検出するための手段とを含むことを特徴とする、装置に関する。

本発明により、ポンプの可能性のある不具合を非常に簡単に検出することが可能である。実際には、補機リレーボックスの振動周波数中のポンプの周波数付与の存在または不在を検出して、そこから、ポンプが正常に作動しているか否かを推定するだけで十分である。可能性のある不具合の検出は、したがって、それが発生次第非常にすばやく行われ得る。こうして、ＢＰポンプの故障の始まりから適切な対策をすばやくとることが可能である。ポンプの主要な振動周波数および／またはその高調波を検出することが、特に可能である。

好ましい実施形態によれば、ジェットエンジンは、低圧本体および高圧本体を備えるいわゆる二体型ジェットエンジンであり、前記回転シャフトは、ジェットエンジンの高圧本体のシャフトである。

好ましくは、補機リレーボックスの振動周波数を測定するための手段は、補機リレーボックスの振動を表す信号を送り出す加速度計を備える。有利には、従来はジェットエンジン内にある、補機リレーボックス上に装着された加速度計を使用してこのボックスのギアシステムの軸受の挙動と共にさまざまな他のパラメータを監視することが可能である。この場合、検出は、ポンプの少なくとも１つの振動周波数が、加速度計によって供給された信号内に存在するか否かについて行われる。

好ましくは、補機リレーボックスおよびその補機類は、さまざまな補機類の振動周波数が、ポンプの振動周波数とはすべて異なるように配置される。

本発明はまた、さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフトと、前記補機類を機械的に駆動するためのギアシステムを備える補機リレーボックスを介して回転シャフトによって駆動される低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプを備えた燃料回路と、本明細書の上記で述べられたものなどの低圧燃料ポンプの不具合を検出するための装置とを備える、ジェットエンジンに関する。

本発明のジェットエンジンは、本明細書の上記で述べられた装置と同じ利点を提供する。

本発明はまた、さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフトを備えるジェットエンジンの低圧燃料ポンプの不具合を検出するための方法にして、前記ポンプが、前記補機類を機械的に駆動するためのギアシステムを備える補機リレーボックスを介して回転シャフトによって駆動される、方法であって：
ジェットエンジンの回転シャフトの回転速度が、測定され、
補機リレーボックスの振動周波数が、測定され、
前記周波数から、回転シャフトの測定された回転速度における少なくとも１つの正常なポンプの振動周波数が、検出されることを特徴とする、方法に関する。

本発明の方法は、本明細書の上記で述べられた装置と同じ利点を提供する。方法の最後のステップから、その目的がそのような正常な振動周波数を検出することであることが理解される。この検出の結果は、正または負になり得、ＢＰポンプが正常に作動しているか否かを示す。

好ましい実施形態によれば、補機リレーボックスの振動周波数は、補機リレーボックスの振動を表す信号を送り出す加速度計を用いて測定される。

好ましい実施形態によれば：
加速度計からの信号が、低圧燃料ポンプの回転の位相に依存する信号に変換され、
この変換された信号の平均が、１振幅周期２πに単純化された、低圧燃料ポンプの複数の周期にわたって算出され、
この信号のパワースペクトル密度が、低圧燃料ポンプの回転周波数の倍数に対応する振動の次数にしたがって算出され、
低圧燃料ポンプの振動周波数に対応する次数において、スペクトル密度が、この周波数に対する低圧燃料ポンプの付与の存在を特徴付ける線を呈するかどうかについての決定が行われ、そこから、低圧燃料ポンプが正常に作動しているか否かについての結論が引き出される。

好ましい実施形態によれば、ポンプは、補機リレーボックスのギアシステムによって特定の回転周波数において回転駆動されるホイールを備え、ＢＰポンプの主要な振動周波数は、ホイールの回転周波数の倍数である。

本発明は、添付の図のプレートを参照して、本発明の検出装置および方法の好ましい実施形態の以下の説明からより良好に理解されるであろう。

本発明のジェットエンジンの補機リレーボックスのギアシステムの概略図である。 図１の補機リレーボックス上に装着されたＢＰおよびＨＰポンプを含むボックスの断面図である。 ＡＧＢおよび図１および図２のジェットエンジンのＢＰポンプの不具合を検出するための装置の機能ブロック図である。 本発明の方法の好ましい実施形態の特定のステップを表す機能ブロック図である。 ＢＰポンプの回転速度の倍数に対応する振動の次数による、図１から図３の補機リレーボックスの加速度計によって供給された信号のパワースペクトル密度を表す図である。 ＢＰポンプの回転速度の倍数に対応する振動の次数による、図１から図３の補機リレーボックスの加速度計によって供給された信号のパワースペクトル密度を表す図である。

当業者によく知られているように、本発明によるジェットエンジンは、ファンを備え、ファンによって外気がジェットエンジン内、すなわちＨＰ圧縮機の上流側のＢＰ圧縮機内に吸引され、ＢＰ圧縮機は、空気を圧縮するように配置され、その出力部において、圧縮された空気は、これもまた圧縮された燃料と共に燃焼される燃焼室に向かって誘導される。燃焼されたガスは、ＨＰタービン、次いでＢＰタービンに向かって誘導され、その出力部において、これらは、排気ダクトを通ってジェットエンジンから離れる。ＢＰ圧縮機は、回転シャフトによってＢＰタービンに結び付けられ、こうしてＢＰ本体を形成し、一方でＨＰ圧縮機は、回転シャフトによってＨＰタービンに結び付けられ、こうしてＨＰ本体を形成する。ＨＰ本体のシャフトは、参照１によって指定されたシャフトによって図１に概略的に表される。

従来、また当業者によく知られているように、いわゆる動力取出シャフト２が、ジェットエンジン内に半径方向に装着され、ＨＰ本体のシャフト１のテーパ状ピニオン１’と噛み合う第１のテーパ状ピニオン２’を備え、動力取出シャフト２は、したがってＨＰ本体のシャフト１によってその軸上で回転駆動される。動力取出シャフト２は、その反対側の端部に、補機リレーボックス４内の入力シャフト３の第１のピニオン３’と噛み合う第２のテーパ状ピニオン２”を備え、この入力シャフト３は、動力取出シャフト２に対して垂直に延び、したがってＨＰ本体のシャフト１に対して平行である。当業者はたいてい、そのような補機リレーボックス４を、「Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ Ｇｅａｒ Ｂｏｘ（補機ギアボックス）」を示す頭字語ＡＧＢによって示す。これは、本明細書ではこれ以後こうして示される。ＡＧＢ４は、ジェットエンジンの分野ではよく知られている装置である。

ＡＧＢ４は、ギアシステム４’により、ジェットエンジンの作動に含まれるさまざまな補機類を回転駆動し、このギアシステム４’は、その入力シャフト３の第２のピニオン３”を備え、それによって駆動される（したがって動力取出シャフト２を介してＨＰ本体のシャフト１によって間接的に駆動される）。図１は、ＡＧＢ４を全体としてではなく、ＡＧＢ４のギアシステム４’のみを概略的に示しているが、ＡＧＢ４はまた、とりわけ、ギアシステム４’および表されていないさまざまな構造部材を収容するボックスも備える。ＡＧＢ４によって駆動される補機類は、ほとんどの部分に関して、概ねＡＧＢ４のボックスに直接的に固定される。

より具体的には、ギアシステム４’は、補機類を駆動する複数のピニオン３”、５、６、７、９、１１、１２を備え、これらの駆動ピニオン３”、５、６、７、９、１１、１２は、互いに、かつさまざまなピニオン５−１４の回転速度を結び付け、適合させる２つの追加のピニオン８、１０と直列に装着される。ＡＧＢ４の入力シャフト３の第２のピニオン３”は、頭字語ＦＡＤＥＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（全自動デジタルエンジン制御））によってたいてい示されるジェットエンジンの調整器の永久磁石を用いて交流機を回転駆動するシャフトに回転結合される。他の駆動ピニオン５、６、７、９、１１、１２は、それぞれ、ＡＧＢ４の手動駆動装置の入力シャフト、タービン始動装置の入力シャフト、ＢＰ燃料ポンプ１３の入力シャフトおよびＨＰ燃料ポンプ１４の入力シャフト、その頭字語ＩＤＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（定速度駆動発電機））によって示される発電機の入力シャフト、ＦＡＤＥＣと共に、ＡＧＢ４によって駆動される補機類である油圧ポンプの入力シャフトおよび潤滑モジュールの入力シャフトに回転結合される。

図２を参照すれば、ＢＰ燃料ポンプ１３およびＨＰ燃料ポンプ１４は、ジェットエンジンの燃料回路のポンプである。これらは、燃焼室に燃料を供給するためにこの回路内で燃料を駆動する。ＢＰ１３およびＨＰ１４燃料ポンプは、共通のボックス１５内に含まれる。軸Ａのボックス１５内にあり、ＡＧＢ４のギアシステム４’のポンプ１３、１４を駆動するピニオン７に回転結合された入力シャフト１６は、このギアシステム４’によってＢＰ１３およびＨＰ１４ポンプを駆動する。このシャフト１６は、ギアシステム４’によって駆動されるその端部の反対側の端部に、周囲長手方向スプラインを備えた結合部分１７を備え、この結合部分１７は、ポンプ１３、１４を駆動する管状シャフト１９の端部の相補的なスプラインを備えた結合部分１８と共働するように配置され、この管状シャフト１９は、入力シャフト１６の周りに、それと同軸に延びている。各々が長手方向スプラインを備える結合部分１７、１８は、シャフト１６、１９の軸Ａ周りに角度を付けて均一に分散され、これらのスプラインは、互いにかつ軸Ａに対して平行である。入力シャフト１６のスプラインは、その外面上に形成され、管状シャフト１９のスプラインは、その内面上に形成される。結合部分１７、１８は、こうして、その共有軸Ａの周りで２本のシャフト１６、１９の回転結合をもたらす。

管状シャフト１９は、その結合部分１８の内部スプラインを備えたその端部に、ＨＰポンプ１４を駆動する外部スプライン２０を備え、この外部スプライン２０は、機械ポンプの分野において従来的である方法で、ＨＰポンプ１４の機構のスプライン２１と噛み合うように配置される。当業者によく知られているＨＰポンプ１４の要素の構造および作動は、本明細書では詳述する必要はない。ＨＰポンプ１４はまた、既存のＨＰポンプモデルのどのようなものとも適合することができる。適例では、ＨＰポンプ１４は、管状シャフト１９によって駆動され、被駆動ピニオン（またはホイール）１４ｂを駆動する駆動ピニオン（またはホイール）１４ａを含むいわゆる「ギア式」ポンプである。燃料は、当業者によく知られているやり方で、駆動ピニオン１４ａと被駆動ピニオン１４ｂの噛み合わされた歯の間で体積が圧縮される。

管状シャフト１９は、その反対側の端部に、機械ポンプの分野において従来的であるやり方で、ＢＰポンプ１３の駆動機構のスプライン２３と噛み合うように配置された、ＢＰポンプ１３を駆動する外部スプライン２２を備える。ＢＰポンプ１３は、適例では、とりわけスプライン２２、２３を介して、管状シャフト１９によって回転駆動されるホイール（またはインペラ）２４を備えるいわゆる「推進式」ポンプである。作動において、燃料は、ホイール２４の内部側から噴射され、ホイール２４には、ホイール２４の内部側からその外部側の遠心作用効果によって燃料を駆動し、したがってそれを圧縮するように配置された複数のブレード、この場合は７つのブレードが設けられる。その構造については、当業者によく知られているため、より詳細に説明する必要はない。さらに、ＢＰポンプ１３のあらゆるタイプが使用され得る。燃料は、本明細書では詳述される必要がない知られているやり方で、ホイール２４の外部側から集められ、再度これを圧縮するＨＰポンプ１４に向かって誘導される。

ＢＰ１３およびＨＰ１４ポンプを駆動する管状シャフト１９はまた、ＢＰポンプ１３を駆動するそのスプライン２２の近位に位置する可溶性部分２５も含む。この可溶性部分２５は、ＢＰポンプ１３上に不均衡または過剰な応力がある場合に壊れるように配置される。したがって、ＢＰポンプ１３の故障時（たとえば異物の摂取のため）、可溶性部分２５は壊れ、それによって、ＢＰポンプ１３を駆動する機構、したがってそのホイール２４のスプライン２３を、駆動している管状シャフト１９から切り離す。この場合、ホイール２４は、惰性で動く状態であり、ＢＰ１３およびＨＰ１４ポンプによって吸引された燃料をもはや圧縮しない。ＨＰポンプ１４には、このとき、圧縮されない燃料が供給され、「空洞形成」（すなわち空気の吸い込み）の危険を招き、それにより、キャビテーションを伴った異常作動が長期化する場合、ＨＰポンプ１４の重篤な劣化を生じさせ、場合によっては、圧縮された燃料を燃焼室に供給することが停止され、したがってジェットエンジンが全速力中に停止する結果になり得る。ジェットエンジンが、ＢＰポンプ１３の不具合を検出するための装置２６を含むのは、とられるべき対処を予測することを可能にするために、ＢＰポンプの不具合をそれが発生するとすぐに正確に警告するためである。

図３を参照すれば、この装置２６は、ジェットエンジンの速度（すなわちＨＰ本体のシャフト１の回転の速度）を測定するための手段２７’と、ＡＧＢ４の振動周波数を測定するための手段２７と、これらの周波数から、ジェットエンジンの測定された速度におけるＢＰポンプ１３の少なくとも１つの正常な振動周波数を検出するための手段２８とを備える（ＢＰポンプ１３の主要な振動周波数および／またはその高調波を測定することが可能であることに留意されたい）。ＡＧＢ４の振動周波数は、ＡＧＢ４それ自体の振動周波数だけでなく、補機類が、それぞれの駆動シャフトを回転駆動するＡＧＢ４のギアシステム４’に回転結合されるため、駆動している補機類の振動周波数も含む。

装置２６により、ジェットエンジンの速度におけるＢＰポンプ１３の少なくとも１つの正常な振動周波数の、適例では、その主要な振動周波数の、ＡＧＢ１３の振動周波数中の存在または不在を検出することがこうして可能である。したがって：
ＢＰポンプの１３の振動周波数が、ＡＧＢ１３の測定された振動周波数中に存在する場合、ＢＰポンプ１３が、その正常な作動周波数で回転式に効果的に駆動されている、すなわち可溶性部分２５が壊れていないことがそこから推定されることが可能であり、
ＢＰポンプの１３の振動周波数が、ＡＧＢ１３の測定された振動周波数中に不在である場合、ＢＰポンプ１３は、もはやその正常な作動周波数で回転駆動されていない、すなわち可溶性手段２５が壊れており、ＢＰポンプ１３のホイールが、ＡＧＢ４によって回転駆動されていないことがそこから推定されることが可能である。

ＢＰポンプ１３の作動の不具合の性質が知られると、ＨＰポンプ１４が損傷されることを防止するために、かつ燃焼室への圧縮された燃料の供給が停止される状態で終わらないようにするためにＨＰポンプ１４がキャビテーション速度で（あまり長く）作動しないように、任意の適切な対策をとることが可能である。したがって、ジェットエンジンが全速力中に停止することを回避または少なくとも予測するためすべての手段をとることが可能である。

適例では、ＡＧＢ４は、ＢＰポンプ１３のものと同じ周波数の振動成分を発生させる他の要素または補機類がＡＧＢ４上には存在しないように設計される。そのようなＡＧＢ４の構成は、ここでは非常に有用であり、これは、この構成が、測定手段２７によって測定された信号内のＢＰポンプ１３の正常な振動周波数の消失が、このＢＰポンプ１３の故障に必ず結び付けられることを保証することができるためである。次に、ＡＧＢ４のこのタイプの構成（すべての要素が異なる振動周波数で振動する）は、ＡＧＢ４によって駆動される要素間のあらゆる共振現象を回避するために、知られているジェットエンジン内で広く使用されることがある。したがって、本発明は、他の目的に広く使用され、そこから利益を得る特徴を用いるという長所を有する。

ジェットエンジンの所与の速度におけるＢＰポンプ１３の回転によって発生する振動周波数は、ＢＰポンプ１３のホイール２４の回転速度ｖ_ＢＰから容易に決定され得る。この回転速度ｖ_ＢＰは、ＨＰ本体のシャフト１の回転速度Ｎ_ＨＰの倍数であり、すなわちｖ_ＢＰ＝ｋ．Ｎ_ＨＰであり、このときｋは固定された係数である（ＨＰ本体のシャフト１の回転速度Ｎ_Ｈｐは、理解されたように、ジェットエンジンの速度に対応する）。係数ｋは、ＨＰ本体のシャフト１をＢＰポンプ１３に結び付ける運動学的連鎖によって固定される。したがって、ジェットエンジンのＨＰ本体のシャフト１からＢＰポンプ１３までの互いに噛み合うピニオンのすべての対のギア比を知ることにより、エンジン速度とは無関係の固定された値を有する係数ｋの値が知られる。

適例では、ジェットエンジンの速度を測定するための手段２７’は、ＡＧＢ４上に装着され、知られているように、ジェットエンジンのＨＰ本体のシャフト１と同じ速度で回転するＡＧＢ４のシャフトの回転速度を測定するセンサ２７’を備える。

適例では、ＡＧＢ４の振動周波数を測定するための手段２７は、加速度計２７を備える。そのような加速度計２７は、ＡＧＢ４が受ける振動を表す電子信号を送り出すように配置される。この信号の周波数成分は、ＡＧＢ４が受けるさまざまな振動周波数に対応し、これらの振動周波数は、ほとんどの部分に関して、ＡＧＢ４によって駆動される補機類の回転周波数に直接的に結び付けられる。

ＢＰポンプ１３の振動周波数を検出するための手段２８は、適例では、周波数信号を処理するように最適化された、マイクロプロセッサ、好ましくはＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）のタイプのマイクロプロセッサをここでは備える処理ユニット２８を備える。ジェットエンジンの速度を測定するための手段２７’（センサ２７’）およびＡＧＢ４の振動周波数を測定するための手段２７（加速度計２７）が、それらが測定する信号を送り出す処理ユニット２８に結び付けられ、これらの信号は、処理ユニット２８によって処理される。

ＡＧＢ上に加速度計が存在することは、当技術分野では異なる目的に関して知られたものであることが、ここに留意され得る。従来、加速度計は、ギアシステムの軸受の挙動をたどるためにＡＧＢ上に設けられる。この目的のために、信号上で算出されたインジケータである「ポインタ」が定義され、これらのインジケータの傾向に基づき、軸受が悪化しているかどうかについての決定が行われる。特に、加速度計が測定する信号の履歴、より具体的には、その傾向の分散が、分析される。加速度計のそのような使用は複雑であるが、ＢＰポンプ１３上の不具合の検出のための加速度計２７からなる使用は、簡単である。ＡＧＢ４の周波数の付与が存在するか、あるいは存在しないかである。したがって、ＢＰポンプ１３の不具合を検出するための装置および方法は、伴われる分析の簡単さによって注目に値するものである。

好ましくは、ＢＰポンプ１３上の不具合の検出に使用される加速度計２７は、ＡＧＢ４のギアシステム４’の軸受の挙動をたどるために使用されるものと同じである。ＢＰポンプ１３上の不具合の検出に使用される処理ユニット２８は、特別なやり方でプログラムされた、ギアシステム４’の軸受の挙動をたどるために使用されるものと同じものでもよい。ジェットエンジン内で知られている装置はこうして使用されて、新しい機能を実行することが可能になる。

次に、ＢＰポンプ１３の不具合の検出のための方法が、図４を参照して、ジェットエンジンの所与の速度におけるポンプの正常作動に対応する振動周波数への、ＢＰポンプ１３の付与の存在または不在を検出するという可能例にしたがってより詳細に説明される。明らかに、任意の他の適切な方法が使用され得る。

最初のステップＥ_１中、ジェットエンジンが特定の速度でＮ_ＨＰで作動しているとき、この速度Ｎ_ＨＰは、センサ２７’を用いて測定され、ＢＰポンプ１３の正常な振動周波数が、ジェットエンジンの速度Ｎ_ＨＰにおいて決定される。言い換えれば、ＨＰ本体のシャフト１の回転の測定された速度Ｎ_ＨＰは、その後のステップ中、この正常な振動周波数が、加速度計２７によって測定された信号内で実際に形を得ているかどうかを確認するという目的で、ＢＰポンプ１３が正しく作動している場合に振動すべきである周波数を推定するために使用される。上記で理解されたように、ＢＰポンプ１３のこの正常な振動周波数は、ＢＰポンプ１３のホイール２４の回転速度によって決まり、ＢＰポンプ１３のホイール２４の回転速度は、さらに、次の公式：ｖ_ＢＰ＝ｋ．Ｎ_ＨＰにしたがってジェットエンジンの測定された速度によって直接的に決まり、この場合、ｋは固定されている。したがって、ジェットエンジンの各々の測定された速度Ｎ_Ｈｐにおいて、ＢＰポンプ１３が正常に作動している場合に回転すべきである回転速度ｖ_ＢＰが、知られる。ＢＰポンプ１３の構造によっては、次いで、その主要な振動周波数を決定することが可能である。適例では、ＢＰポンプ１３のホイール２４が７つのブレードを備え、ＢＰポンプ１３の主要な振動周波数ｆ_ｖは、その回転周波数（速度）の７倍に等しい（ブレードの通過の周波数は、７つのブレードが存在するため、ホイール２４の回転周波数の７倍に等しい）、すなわちｆ_ｖ＝７．ｖ_ＢＰ＝７．ｋ．Ｎ_ＨＰである。

第２のステップＥ_２中、タイプγ＝ｆ（ｔ）（時間ｔに従属する信号γ）の信号である加速度計からの信号は、ＢＰポンプ１３の回転の位相φに従属するタイプの信号γ＝ｆ（φ）に変換される。

第３のステップＥ_３中、この変換された信号の平均が、１振幅周期２πに単純化された、ＢＰポンプ１３の複数の周期（または回転）にわたって算出される。

ステップＥ_２およびＥ_３の完了時、「再サンプリングされる」（第１のサンプリングは測定の時点で行われた）と言われる信号が得られ、平均化される。

第４のステップＥ_４中、信号のパワースペクトル密度Ｄ（ｍ^２．ｓｅｃ^−３、ヘルツで除算された二乗加速度における均一性）が、振動の次数Ｏ（ＢＰポンプ１３の回転速度ｖ_ＢＰの倍数である振動の次数）にしたがって算出される。

第５のステップＥ_５中、次いで、ＢＰポンプ１３の主要な振動周波数に対応する次数において、スペクトル密度がこの振動周波数への付与の存在を特徴付ける線を呈するか、あるいは線が存在しないかについての決定が行われる。この情報に基づいて、ここから、ＢＰポンプ１３が、正常に作動しているか否かについての結果が引き出され、また、検出方法をいかにして進めるかが、定義される。したがって：
線が存在する場合、これは、ＡＧＢ４の振動信号が、対象となるエンジン速度における正常作動のＢＰポンプ１３の振動周波数への付与を含むことを意味し、ＢＰポンプ１３は、この周波数において振動を発生させる、ＡＧＢ４の（またはそれに固定された）唯一の要素であり、これは、この周波数付与の発生源となるのはまさにＢＰポンプ１３であり、したがって正しく作動していることがそこから確実性を持って推定され得、本方法は、次いで、ＢＰポンプ１３の作動の連続的監視を確実にするために再度実施され（矢印Ｅ_６ａ）、
線が存在しない場合、これは、ＢＰポンプ１３が、発生させているべき振動を発生させていないことを意味し、すなわち、ＢＰポンプ１３は、ジェットエンジンの対象となる速度において回転するべきである速度で回転していないこと、したがって、不具合が存在することを意味し、このとき、この故障に反応して決定ステップＥ７に移行し（矢印６ｂ）、不具合がその発生時に検出されたために対策がすばやくとられ得る。

図５ａおよび図５ｂは、ＢＰポンプ１３の正常作動の場合（図５ａ）、およびＢＰポンプ１３の故障の場合（図５ｂ）の、振動の次数Ｏによる加速度計２７からの平均信号のパワースペクトル密度Ｄを示している。

説明された例では、ＢＰポンプ１３が正常に作動しているとき、加速度計２７からの信号は、次数７において、ＢＰポンプ１３の信号への付与に対応する線Ｒ_ＢＰを、次数１６において、ＨＰポンプ１４の信号への付与に対応する線Ｒ_ＨＰを呈することが、図５ａで理解され得る。ＢＰ１３およびＨＰ１４ポンプの構造および含まれるさまざまなギア比によるＢＰ１３およびＨＰ１４ポンプの線に対応する次数０が、知られる。したがって、適例では、上記で説明されたように、ＢＰポンプ１３の主要な線は、次数７のところにあるが、その理由は、ＢＰポンプ１３のホイール２４が、７つのブレードを有し、次数は、ＢＰポンプ１３の回転速度の倍数であるためである。

ＢＰポンプ１３が、異常作動しているとき、図５ｂは、線Ｒ_ＢＰが消失し、ＨＰポンプ１４の線Ｒ_Ｈｐのみが、依然として見えていることを示している。振動の次数７のレベルにおけるパワースペクトル密度の残留振幅は、信号上のノイズに対応する。

上記で述べられたすべてのステップは、処理ユニット２８によって実施され得る。主要な線（ＢＰポンプ１３の主要な振動周波数）だけでなくその高調波を検出することによって分析を絞り込むことが明らかに可能であり、これは、信号上のノイズに対するアルゴリズムのより大きなロバスト性を提供する（ＢＰポンプの振動に対応するエネルギー（したがって信号のその部分）は、ジェットエンジン自体に対応するエネルギー（したがって信号のその部分）と比べて低い）。

加速度計２７は、一方向性または多方向性でよい。ＡＧＢ４の加速は、先験的に単一の方向で測定され、この方向は、ＡＧＢ４によって駆動される補機類のシャフトの方向に対して垂直である（互いにかつジェットエンジンのＨＰ本体のシャフト１に対して平行である）方向である。しかしながら、これにより多方向性加速度計の使用は妨げられない。加速度計２７の帯域は、好ましくは２０ｋＨｚ程度のものである。

好ましくは、（図５ａおよび図５ｂにおけるものより多くのノイズを含み得る）パワースペクトル密度における線の存在または不在を検出するために、標準的な参照ＡＧＢ上で信号の測定を提供することが可能であり、測定された信号は、参照信号と比較されて、そこから、探されている線が存在するか否かを推定する。

Claims (9)

1. さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフト（１）を備えるジェットエンジンの低圧燃料ポンプ（１３）の不具合を検出するための装置にして、前記ポンプ（１３）が、前記補機類を機械的に駆動するためのギアシステム（４’）を備える補機リレーボックス（４）を介して回転シャフト（１）によって駆動される、装置であって、ジェットエンジンの回転シャフト（１）の回転速度（Ｎ_ＨＰ）を測定するための手段（２７’）と、補機リレーボックス（４）の振動周波数を測定するための手段（２７）と、前記周波数から、回転シャフト（１）の測定された回転速度における低圧燃料ポンプ（１３）の少なくとも１つの正常な振動周波数を検出するための手段（２８）とを含むことを特徴とする、装置。
2. ジェットエンジンが、低圧本体および高圧本体を備えるいわゆる二体型ジェットエンジンであり、前記回転シャフト（１）が、ジェットエンジンの高圧本体のシャフトである、請求項１に記載の装置。
3. 補機リレーボックス（４）の振動周波数を測定するための手段（２７）が、補機リレーボックス（４）の振動を表す信号を送り出す加速度計（２７）を備える、請求項１または２の一項に記載の装置。
4. 補機リレーボックス（４）およびその補機類が、さまざまな補機類の振動周波数が、低圧燃料ポンプ（１３）の振動周波数とはすべて異なるように配置される、請求項１から３の一項に記載の装置。
5. さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフト（１）と、補機類を機械的に駆動するためのギアシステム（４’）を備える補機リレーボックス（４）を介して回転シャフト（１）によって駆動される低圧燃料ポンプ（１３）および高圧燃料ポンプ（１４）を備えた燃料回路と、請求項１から４の一項のものなどの低圧燃料ポンプ（１３）の不具合を検出するための装置（２６）とを備える、ジェットエンジン。
6. さまざまな速度で回転することができる少なくとも１本の回転シャフトを備えるジェットエンジンの低圧燃料ポンプ（１３）の不具合を検出するための方法にして、前記ポンプ（１３）が、前記補機類を機械的に駆動するためのギアシステム（４’）を備える補機リレーボックス（４）を介して回転シャフトによって駆動される、方法であって、
   ジェットエンジンの回転シャフト（１）の回転速度（Ｎ_ＨＰ）が、測定され、
   補機リレーボックスの振動周波数が、測定され、
   前記周波数から、回転シャフト（１）の測定された回転速度（Ｎ_ＨＰ）における低圧燃料ポンプ（１３）の少なくとも１つの正常な振動周波数が、検出されることを特徴とする、方法。
7. 補機リレーボックス（４）の振動周波数が、補機リレーボックス（４）の振動を表す信号を送り出す加速度計（２７）を用いて測定される、請求項６に記載の方法。
8. 加速度計（２７）からの信号が、低圧燃料ポンプ（１３）の回転の位相に依存する信号に変換され、
   この変換された信号の平均が、１振幅周期２πに単純化された、低圧燃料ポンプ（１３）の複数の周期にわたって算出され、
   この信号のパワースペクトル密度が、低圧燃料ポンプ（１３）の回転周波数の倍数に対応する振動の次数にしたがって算出され、
   低圧燃料ポンプ（１３）の振動周波数に対応する次数において、スペクトル密度が、この周波数に対する低圧燃料ポンプ（１３）の付与の存在を特徴付ける線（Ｒ_ＢＰ）を呈するかどうかについての決定が行われ、そこから、低圧燃料ポンプが正常に作動しているか否かについての結果が引き出される、請求項７に記載の方法。
9. 低圧燃料ポンプ（１３）が、補機リレーボックス（４）のギアシステム（４’）によって特定の回転周波数において回転駆動されるホイール（２４）を備え、低圧燃料ポンプ（１３）の主要な振動周波数が、ホイール（２４）の回転周波数の倍数である、請求項８に記載の方法。

Images