WO2013160626A1 - Turbomachine comportant un système de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procédé de surveillance - Google Patents

Turbomachine comportant un système de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procédé de surveillance Download PDF

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WO2013160626A1
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turbomachine
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thrust
speed
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Cécile Valérie Marie COINTE
Michaël DINSART
Cédrik DJELASSI
Bruno Robert Gaully
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Snecma
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/14—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to other specific conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/48—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/46—Emergency fuel control

Definitions

  • the present invention relates to the field of monitoring the rotational speed of a turbomachine, in particular a turbojet engine for the propulsion of an aircraft.
  • a double-body turbojet engine comprising a low-pressure body and a high-pressure body
  • it is known to monitor the rotational speed of the low-pressure body which is known to those skilled in the art under the N1 regime designation.
  • the N1 regime monitoring makes it possible to trigger several turbojet protection functions in the event of detection of an anomaly.
  • a turbojet engine comprises a monitoring system 1 which comprises a regulation module REG of the speed N1 intended to regulate the speed of the turbojet engine according to a set point supplied by the pilot of the aircraft and a commitment module ENG of a protection function in order to correct an operating anomaly of the turbojet based on the N1 regime of the turbojet engine.
  • a usual protection function is the over-throttle protection function known to those skilled in the art under its abbreviation UHT for "Uncontrolled High Thrust".
  • the UHT function consists in cutting the fuel flow of the turbojet engine in the event of detection of an over-thrust of said turbojet engine. This function advantageously makes it possible to prevent the thrust of the aircraft from being asymmetrical between two engines of the aircraft.
  • the UHT protection function is active only when the aircraft is at low altitude / low speed and inactive outside this range.
  • the monitoring system 1 comprises a regulating module REG of the speed N1 intended to regulate the speed of the turbojet engine N1 as a function of a set point supplied by the pilot of the aircraft N1 con .
  • the regulation module REG of the turbojet monitoring system 1 comprises a first regulation measurement channel A adapted to obtain a measurement N1 A of the speed N1 and a second regulation measurement channel B adapted to obtain a measurement N1 B of the regime N1.
  • REG regulator module further comprises comparison means 2A, 2B obtained speed measurements N1 A, N1 B obtained on each of the channels A, B to the thrust reference N1 con s defined by the pilot of the aircraft.
  • an AND logic gate makes it possible to consolidate the information deduced by the comparison means 2A, 2B so that the regulation module REG provides at the output a consolidated thrust state E REG as illustrated in FIG. .
  • the comparison means 2A , 2B REG regulator module deduce that the turbojet engine is "over-thrust" on each of the control channels A, B.
  • the AND logic gate deduces while the thrust state E REG is equal to "OVER-PUSHED".
  • the monitoring system 1 further comprises an ENG commitment module of a protection function in order to correct an operating anomaly of the turbojet engine based on the N1 regime of the turbojet engine.
  • the ENG Escrow module UHT function comprises comparing means 3A, 3B which are adapted to compare the speed measurements obtained A N1, N1 B by regulation of measuring channels A, B of the control module REG to safety instruction N1 S EC to engage the UHT protection function.
  • an AND logic gate (reference E3) makes it possible to consolidate the information deduced by the comparison means 3A, 3B so that the commitment module ENG outputs a consolidated activity state E ENG as illustrated in FIG. Figure 1.
  • the engagement module ENG UHT function is based on the same system measurements obtained N1 a, N1 B by regulation measurement channels a, B REG control module to provide state E ENG Consolidated Activity Report for the UHT Protection Function.
  • the commitment module ENG of the UHT function outputs an activity state E ENG equal to "UHT ACTIVE", the UHT function to be engaged.
  • the ATTCS function consists in automatically increasing the thrust of a first engine of the aircraft when a loss of thrust or an insufficient acceleration - leading to a loss of thrust - are detected on a second engine of the aircraft, in phases critical flights, for example, during take-off.
  • an ARINC type communication link is provided between the first engine and the second engine to allow cross-talk. During this dialogue between engines, the speed N 1 of the first motor is compared with the speed N1 of the second motor (referenced N1 mo t2) -
  • the ENG commitment module of the ATTCS function of the turbojet monitoring system comprises comparison means 3A, 3B which compare the speed measurements N1 Ai N1 B obtained by the regulation measurement channels A. , B REG regulator module REG N1 mo t2 regime of the second motor to engage the ATTCS protection function.
  • An AND logic gate (reference E3) makes it possible to consolidate the information deduced by the comparison means 3A, 3B so that the commitment module ENG outputs a consolidated activity state E ENG as illustrated in FIG. 2.
  • the standard CS-25 identifies events corresponding to:
  • the comparison means 2A, 2B REG regulation module deduce that the turbojet engine is "over-thrust". Due to the high error value of the measurement N1 A of the regulation channel A, the thrust state E REG is false.
  • the commitment module ENG for a speed reference of ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2 equal to 2000 rpm, as the measurement N1 A of the regulation channel A is incorrectly high, the commitment module ENG of the ATTCS function outputs an activity state E ENG equal to "ATTCS INACTIVE" while the engine is under-boosted.
  • the first regulating measurement channel A of the first engine provides an erroneous information N1 scheme - N1 A erroneous - and the second measurement path B of the first motor does not provide information or information N1 scheme erroneous - N1 B absent or erroneous -.
  • an incorrect thrust state E REG occurs only in case of accumulation of two simultaneous malfunctions on each of the regulation measuring channels A, B.
  • the regulation measuring channels A, B simultaneously supply erroneous data, the state of thrust E REG and the state of activity of the function E ENG are incorrect, since the regulation measurement channels A, B provide regime values to the two REG, ENG modules of the monitoring system 1.
  • the monitoring system 1 comprises two control measurement channels A, B e which makes it possible to significantly increase the reliability of the monitoring system.
  • a simple isolated failure of a component does not affect the monitoring system 1 of the turbojet engine for both the engagement of the UHT function ( Figure 1) and the commitment of the ATTCS function ( Figure 2). .
  • the reliability of the monitoring system 1 is affected.
  • a reliability tree has been represented in FIG. 3 for the commitment of the ATTCS function when the regulation measurement channel B has failed and no longer provides data.
  • E REG SUB-PUSH
  • the state of thrust E REG obtained by the regulation module REG then depends only on an isolated malfunction. Still with reference to FIG. 3, since the value N1 A supplied by the first motor is incorrect, the ATTCS function is not engaged. Reliability is thus strongly compromised in "dispatch" mode, a simple erroneous value that can lead to a feared event of the ATTCS protection function. The same goes for the UHT function ( Figure 4).
  • the invention relates to an aircraft turbomachine comprising at least one rotary body N 1 and a monitoring system comprising:
  • a regulation module comprising at least a first regulation measurement channel adapted to obtain a measurement of the N1 regime and a second regulation measurement path, independent of the first measurement channel, adapted to obtain a measurement of the N1 regime, and means for comparing the speed measurement obtained with a thrust instruction to provide a thrust state;
  • the turbomachine further comprising an overspeed protection system to prevent the sending of high energy debris out of said turbomachine, the protection system comprising at least one overspeed measuring channel adapted to obtain an overspeed of the rotating body of the engine; the turbomachine, turbomachine having means capable of providing at least one overspeed measurement from the overspeed obtained when one of the regulation measurement channels is defective, and wherein the engagement module comprises at least one means of comparison of said overspeed measurement at at least one reference speed determined according to the protection function to be engaged, said engagement module being configured to engage said protection function according to the results of the comparison.
  • the module for the engagement of a protection function of the UHT or ATTCS type does not decide on the commitment of the protection function from a measurement of the speed obtained on a control channel as in the prior art but from a measurement of overspeed obtained on an overspeed measurement track of an overspeed protection system to prevent the sending of high energy debris out of said turbomachine.
  • the independent overspeed measurement used by the protection system is independent of that of the monitoring system, a malfunction of a measurement on a control channel has no consequence on the protection function commitment module. .
  • the regulation of the thrust and the engagement of the protection function are independent, which improves the reliability of the monitoring system.
  • the engagement module operates independently of the control module. It can therefore engage its protection function from the overspeed measurements independently of the control module.
  • the regulation module further comprises two independent measurement channels redundant in order to increase the reliability of the thrust regulation, which makes it possible to envisage operation of the turbomachine in "dispatch" mode, when one of the two measurement channels is defective.
  • a malfunction on the single control measuring channel can not cause a malfunction for the protection function commitment.
  • the probability of a dreaded event is extremely low in dispatch mode.
  • the overspeed protection system comprises a first overspeed detection path adapted to obtain an overspeed of the rotary body of the turbomachine and a second overspeed detection path, independent of the first detection path of the engine.
  • the engagement module comprising means for comparing the two overspeeds obtained at the reference speed determined according to the protection function to engage.
  • the overspeed protection system comprises a first overspeed detection channel adapted to obtain an overspeed of the rotating body of the turbomachine and a second overspeed detection channel, independent of the first overspeed detection channel, adapted to obtain an overspeed of the rotating body of the turbomachine and is configured to provide consolidated overspeed to the engagement module of the monitoring system as a function of the overspeeds obtained on the overspeed measurement channels.
  • the commitment module comprises, meanwhile, means for comparing the consolidated overspeed at reference speed determined according to the protection function to engage. This variant works as the first compared to the "dispatch" mode.
  • the consolidation of the overspeed transmitted to the commitment module advantageously makes it possible to avoid the transmission of an erroneous overspeed acquired on only a single measurement channel. During consolidation, the two independently derived overspeeds are compared to verify their likelihood.
  • the overspeed measurement channel is independent of the speed measurement channel.
  • This variant can work for the "dispatch" mode with only one overspeed measurement channel since in this case the defect of a control measuring channel does not affect the overspeed measurement channel. It can also combined with them other variants since it adds additional redundancies.
  • the comparison means of the engagement module are configured to compare at least one overspeed obtained at a safety regime corresponding to the maximum over-thrust allowed for the turbomachine.
  • the commitment decision of the UHT function is independent of the thrust regulation module. If the overspeed exceeds the safety regime, the UHT function is engaged and the fuel supply to the turbomachine is cut off.
  • the turbomachine comprises at least one communication link with another similar turbine engine to communicate the value of the speed of their rotating body, turbomachine in which, for the engagement of the ATTCS function of said turbomachine , the comparison means of the engagement module are configured to compare at least one overspeed obtained from said turbomachine at the speed of said other turbomachine obtained by the communication link.
  • the ATTCS function makes it possible to compare the rotational speeds of the rotating bodies of the two turbomachines in order to detect a possible thrust asymmetry. Since the regulation is independent of the ATTCS protection function, the reliability of the monitoring of the turbomachine is increased.
  • the invention furthermore relates to a method for monitoring an aircraft turbine engine comprising at least one rotary body N1, comprising:
  • a step of engaging an "anti-surge” or “anti-loss of thrust” protection function of the turbomachine by comparing said overspeed obtained with at least one determined reference speed as a function of the protection function to be engaged .
  • Figure 1 is a schematic representation of the reliability of a monitoring system of a turbojet for the engagement of a UHT function according to the prior art (already commented);
  • Figure 2 is a schematic representation of the reliability of a turbojet monitoring system for the commitment of an ATTCS function according to the prior art (already commented);
  • FIG. 3 is a schematic representation of the reliability of a turbojet engine monitoring system for the commitment of an ATTCS function according to the prior art in "Dispatch" mode (already commented on);
  • FIG. 4 is a schematic representation of the reliability of a turbojet engine monitoring system for the engagement of a UHT function according to the prior art mode "Dispatch (already commented);
  • FIG. 5 is a schematic representation of the reliability of a turbojet engine monitoring system for the engagement of a UHT function according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic representation of the reliability of a monitoring system of a turbojet engine for the engagement of a UHT function according to the invention in "Dis patch" mode;
  • FIG. 7 is a schematic representation of the reliability of a turbojet engine monitoring system for the commitment of an ATTCS function according to the invention
  • FIG. 8 is a schematic representation of the reliability of a turbojet engine monitoring system for the commitment of an ATTCS function according to the invention in "Dis patch"mode
  • FIG. 9 is a diagrammatic representation of a turbojet engine monitoring system for engaging a UHT or ATTCS function according to the invention in the mode
  • the invention will be presented for a twin-turbojet engine, but it applies to any aircraft turbine engine comprising at least one rotary body.
  • the double-body turbojet comprises a low-pressure body and a high-pressure body, the rotational speed of the low-pressure body being known to those skilled in the art under the N1 regime designation.
  • the monitoring of the N1 regime makes it possible to trigger several turbojet protection functions when an anomaly is detected.
  • the turbojet engine comprises a monitoring system 1 which comprises a regulation module REG of the speed N1 intended to regulate the speed of the turbojet engine according to a set point N1 C ONS supplied by the pilot of the and an ENG commitment module of a protection function to correct an operating anomaly of the turbojet based on the N1 turbojet engine.
  • the regulation module REG of the monitoring system 1 is a regulation module similar to the prior art which comprises a first regulation measurement channel A adapted to obtain a measurement N1 A of the speed N1 and a second measurement channel B adapted to obtain a measurement N1 B of the regime N1.
  • the regulation module REG of the monitoring system 1 also comprises comparing means 2A, 2B diet measurements obtained N1 A, N1 B at N1 con s thrust reference value to output a thrust status E REG turbojet .
  • an AND logic gate (reference E2) makes it possible to consolidate the information deduced by the comparison means 2A, 2B
  • the module of regulation REG provides a state of thrust E REG indicating a thrust loss of the turbojet engine. If only the regulating measurement channel A had indicated a loss of thrust, the thrust state E REG would have indicated no loss of thrust (AND gate between the two channels A, B).
  • each regulation measurement channel A, B comprises its own acquisition means and its own speed sensors.
  • the regulation module REG is conventionally in the form of a control computer, of the FADEC type, mounted on the turbojet engine. Protection function commitment module
  • the ENG commitment module of a protection function is independent of the regulation measurement channels A, B of the regulation module REG.
  • the engagement of the protection function depends on overspeed measurements of the rotating body of the turbojet to avoid the sending of high energy debris outside the turbojet and, in particular, to the aircraft on which is mounted the turbojet engine.
  • the protection against overspeed is implemented by an electronic protection system which is independent of the monitoring system 1 for the regulation and commitment of UHT and ATTCS protection functions.
  • a system for protection against overspeed is for example known from the patent application FR2960906 of the company SNECMA.
  • each overspeed detection channel AS, BS comprises its own acquisition means and its own speed sensors.
  • the overspeed detection channels AS, BS are respectively adapted to obtain N1 As , N1 Bs overspeeds of the rotary body of the turbomachine as shown in FIGS. 5 to 8.
  • the overspeed detection channels AS, BS of the overspeed protection system are connected to the commitment module ENG of a protection function.
  • the overspeeds N1 AS , N1 B s which are values of the rotational speed of the low-pressure body, serve as a basis for the engagement of the protection function and are independent of the regime N1 A , N1 B obtained for the module.
  • REG regulator which increases the reliability of the monitoring system 1.
  • the commitment module ENG comprises comparison means 3A, 3B which are adapted to compare the over-speeds obtained N1 AS, N1 B s with at least one reference that is determined according to the protection function to be engaged (UHT, ATTCS) as will be presented later
  • the overspeeds obtained N1 AS, N1 B s by the overspeed protection system are each compared to a safety reference N1 S EC at from which the UHT protection function is engaged.
  • the safety instruction N1 S EC for the UHT function is similar to that used in the prior art and corresponds to the maximum speed allowed by the turbojet engine before the UHT function is activated.
  • the fuel supply of the turbojet engine is cut off.
  • all the channels B of the surveillance system are out of order in the "dispatch" mode, that is to say, both the regulation measuring path B and the signaling channel.
  • BS overspeed measurement.
  • the regulation modules REG and commitment ENG have independent N1 speed information to define the states of thrust and activity of the UHT function which improves the reliability of the system 1, an isolated failure that can not lead to a feared event as shown in Figure 6.
  • a first turbojet engine and a second turbojet engine according to the invention are mounted on an aircraft.
  • Each turbojet engine comprises at least one communication link with the other turbojet engine so as to allow a dialogue between the turbojet engines.
  • the communication link makes it possible to communicate the value of the speed N1 of the rotary body to the other turbojet engine so that the ATTCS function can correct any asymmetry of thrust.
  • the two turbojet engines are connected by an ARINC type communication link, but it goes without saying that other means of communication could be suitable.
  • Each turbojet engine includes an overspeed protection system and a monitoring system 1 with its own REG regulation module and its own ENG commitment module.
  • the overspeeds obtained N1 AS, N1 B s of the first turbojet engine are each compared to a reference speed that corresponds to the consolidated regime N1 mo t2 regulator module REG of the second turbojet engine.
  • the consolidated regime N1 mo t2 is obtained by processing the speeds measured by the regulation measuring channels A, B of the regulation module REG of the second turbojet engine.
  • the first turbojet has the value of the rotation speed N1 mo t2 of the low pressure body of the second turbojet engine.
  • the comparison means 3A, 3B of the turbojet engine speeds it is then possible to detect a thrust asymmetry between the two turbojets.
  • the regulation modules REG and commitment ENG have independent information N1 regime to define the states of thrust and activity of the ATTCS function which improves the reliability of the monitoring system 1, an isolated failure can not lead to a dreaded event.
  • An electronic device for the surveillance of the aircraft is shown schematically in FIG. 9.
  • This electronic device presents itself in the form of a computer, for example of the FADEC type, and comprises a monitoring system 1 and a protection system 2.
  • the channels A of the monitoring system 1 are shown in the upper part of the computer while that the channels B of the monitoring system 1 are represented in the lower part of the computer.
  • the computer receives input N1 A diet measures, N1 B by way of regulatory measures A, B and overspeed N1 AS measures, N1 B s by way of overspeed measures AS, BS as shown in Figure 9.
  • These speed and overspeed measurements are carried out by measurement sensors S via an acquisition system 3, for example an FPGA device for "field-programmable random array".
  • the measurement sensors S and the acquisition system 3 are configured in such a way that the N1 A , N1 B speed and N1 AS , N1 BS overspeed measurements are performed independently.
  • the computer of FIG. 9 is represented in "dispatch" mode, the set of measurement channels B being out of order.
  • the fault is represented visually by a cross coming to block the lower part of the computer.
  • the monitoring system 1 receives for its regulation module REG only a single speed measurement N1 A , the speed measurement N1 B being absent.
  • the monitoring system 1 receives for its commitment module ENG only a single measure of overspeed N1 s protection system 2 which is here equal to the measurement of over-speed N1 AS measured on channel A of the protection system 2, the speed measurement N1 B s being absent due to the failure.
  • the N1 A speed and N1 AS overspeed measurements are received by the monitoring system 1.
  • the regulation module REG of the monitoring system 1 compares the speed measurement N1 A with a setpoint regime N1 C ONS not shown in Figure 9.
  • the commitment module ENG of the monitoring system 1 compares the overspeed N1 s - provided by the protection system 2 - to an N1SEC safety instruction for the commitment of the UHT function not shown in FIG. 9.
  • the overspeed N1 s supplied by the protection system 2 is compared with the speed of the rotating body of another turbomachine.
  • the protection system 2 transmits the overspeed value N1 s to the second turbojet engine via the communication link so that the second turbojet engine can also implement the ATTCS function.
  • the reliability of the monitoring system is increased in all circumstances, particularly in "dispatch" mode which provides greater safety of the turbojet engine and improved availability of the aircraft on which the turbojet engine is mounted.
  • the monitoring system 1 and the protection system 2 are electronic systems that are preferably independent, but it goes without saying that they could be brought together in the same computer.
  • the commitment and regulation modules are also electronic modules.

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Abstract

Une turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N1 et un système de surveillance (1) comprenant : - un module de régulation (REG) comportant au moins une voie de mesure de régulation (A, B) adaptée pour obtenir une mesure (N1A, N1B) du régime N1 et des moyens de comparaison de la mesure de régime obtenue (N1A, N1B) à une consigne de poussée (N1cons) pour fournir un état de poussée (EREG); et - un module d'engagement (ENG) d'une fonction de protection du type UHT ou ATTCS de la turbomachine, la turbomachine comportant en outre un système de protection contre la survitesse pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, le système de protection comportant au moins une voie de mesure de survitesse (AS, BS) adaptée pour obtenir une survitesse (N1AS, N1BS) du corps rotatif de la turbomachine, turbomachine caractérisée par le fait que le module d'engagement (ENG) comporte des moyens de comparaison d'au moins une survitesse obtenue (N1AS, N1BS) à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager, lesdits moyens de comparaison étant configurés pour engager ladite fonction de protection (UHT, ATTCS) en fonction des résultats de la comparaison.

Description

TURBOMACHINE COMPORTANT UN SYSTEME DE SURVEILLANCE COMPRENANT UN MODULE D'ENGAGEMENT D'UNE FONCTION DE PROTECTION DE LA TURBOMACHINE ET
PROCEDE DE SURVEILLANCE La présente invention concerne le domaine de la surveillance du régime de rotation d'une turbomachine, en particulier, un turboréacteur pour la propulsion d'un aéronef.
Pour un turboréacteur à double corps comportant un corps basse pression et un corps haute pression, il est connu de surveiller le régime de rotation du corps basse pression qui est connu de l'homme du métier sous la désignation de régime N1. La surveillance du régime N1 permet de déclencher plusieurs fonctions de protection du turboréacteur en cas de détection d'une anomalie.
De manière connue, en référence à la figure 1 , un turboréacteur comporte un système de surveillance 1 qui comprend un module de régulation REG du régime N1 destiné à réguler le régime du turboréacteur en fonction d'une consigne fournie par le pilote de l'aéronef et un module d'engagement ENG d'une fonction de protection afin de corriger une anomalie de fonctionnement du turboréacteur basée sur le régime N1 du turboréacteur.
Fonction de protection UHT
Une fonction de protection habituelle est la fonction de protection contre une sur-poussée connue de l'homme du métier sous son abréviation anglaise UHT pour « Uncontrolled High Thrust ». La fonction UHT consiste à couper le débit de carburant du turboréacteur en cas de détection d'une sur-poussée dudit turboréacteur. Cette fonction permet avantageusement d'éviter que la poussée de l'aéronef soit dissymétrique entre deux moteurs de l'aéronef. La fonction de protection UHT est active uniquement lorsque l'aéronef est à basse-altitude/basse-vitesse et inactive en dehors de ce domaine.
De manière classique, en référence à la figure 1 , le système de surveillance 1 comporte un module de régulation REG du régime N1 destiné à réguler le régime du turboréacteur N1 en fonction d'une consigne fournie par le pilote de l'aéronef N1cons. Toujours en référence à la figure 1 , le module de régulation REG du système de surveillance 1 du turboréacteur comporte une première voie de mesure de régulation A adaptée pour obtenir une mesure N1A du régime N1 et une deuxième voie de mesure de régulation B adaptée pour obtenir une mesure N1 B du régime N1 . Le module de régulation REG comporte en outre des moyens de comparaison 2A, 2B des mesures de régime obtenues N1A, N1 B obtenues sur chacune des voies A, B à la consigne de poussée N1cons définie par le pilote de l'aéronef. Sur la figure 1 , une porte logique ET (référence E2) permet de consolider les informations déduites par les moyens de comparaison 2A, 2B afin que le module de régulation REG fournisse en sortie un état de poussée consolidé EREG comme illustré à la figure 1. A titre d'exemple, si la mesure N1A est égale à 4000 tr/min et la mesure N1 B est égale à 5000 tr/min pour une consigne de poussée N1cons égale à 2000 tr/min, les moyens de comparaison 2A, 2B du module de régulation REG déduisent que le turboréacteur est en « sur-poussée » sur chacune des voies de régulation A, B. La porte logique ET (référence E2) en déduit alors que l'état de poussée EREG est égal à « SUR-POUSSEE ».
Comme illustré à la figure 1 , le système de surveillance 1 comporte en outre un module d'engagement ENG d'une fonction de protection afin de corriger une anomalie de fonctionnement du turboréacteur basée sur le régime N1 du turboréacteur.
Le module d'engagement ENG de la fonction UHT comporte des moyens de comparaison 3A, 3B qui sont adaptés pour comparer les mesures de régime obtenues N1A, N1 B par les voies de mesure de régulation A, B du module de régulation REG à une consigne de sécurité N1SEC afin d'engager la fonction de protection UHT. Sur la figure 1 , une porte logique ET (référence E3) permet de consolider les informations déduites par les moyens de comparaison 3A, 3B afin que le module d'engagement ENG fournisse en sortie un état d'activité consolidé EENG comme illustré à la figure 1. Autrement dit, le module d'engagement ENG de la fonction UHT s'appuie sur les mêmes mesures de régime obtenues N1A, N1 B par les voies de mesure de régulation A, B du module de régulation REG pour fournir un état d'activité consolidé EENG de la fonction de protection UHT.
Ainsi, si la mesure N1A est égale à 4000 tr/min et la mesure N1 B est égale à 5000 tr/min pour une consigne de sécurité de N1SEC égale à 3000 tr/min, le module d'engagement ENG de la fonction UHT fournit en sortie un état d'activité EENG égal à « UHT ACTIF », la fonction UHT devant être engagée.
Fonction de protection ATTCS
Une autre fonction de protection habituelle est la fonction de protection contre une perte de poussée connue de l'homme du métier sous son abréviation anglaise ATTCS pour « Automatic Take-off Thrust Control System ». La fonction ATTCS consiste à augmenter automatiquement la poussée d'un premier moteur de l'aéronef lorsqu'une perte de poussée ou une accélération insuffisante - conduisant à une perte de poussée - sont détectées sur un deuxième moteur de l'aéronef, dans des phases de vol critiques, par exemple, lors du décollage. Pour permettre la mise en œuvre de la fonction ATTCS pour un aéronef comportant deux turboréacteurs, une liaison de communication du type ARINC est prévue entre le premier moteur et le deuxième moteur afin de permettre un dialogue croisé. Lors de ce dialogue entre moteurs, le régime N 1 du premier moteur est comparé au régime N1 du deuxième moteur (référencé N1 mot2)-
Par souci de clarté, les références de la figure 1 utilisées pour la description de la fonction UHT sont reprises à la figure 2 pour la description de la fonction ATTCS lorsqu'il n'y a pas d'incompatibilité. En référence à la figure 2, le module d'engagement ENG de la fonction ATTCS du système de surveillance du turboréacteur comporte des moyens de comparaison 3A, 3B qui comparent les mesures de régime N1Ai N1 B obtenues par les voies de mesure de régulation A, B du module de régulation REG au régime N1 mot2 du deuxième moteur pour engager la fonction de protection ATTCS. Une porte logique ET (référence E3) permet de consolider les informations déduites par les moyens de comparaison 3A, 3B afin que le module d'engagement ENG fournisse en sortie un état d'activité consolidé EENG comme illustré à la figure 2.
Fiabilité du système de surveillance
Pour vérifier la fiabilité du système de surveillance 1 , il est nécessaire de s'assurer que les fonctions de protection du type UHT ou ATTCS sont correctement engagées et, ce, même en cas de dysfonctionnement de certains composants du système de surveillance 1. Il est connu de relever les événements redoutés qui conduisent à un dysfonctionnement de l'engagement desdites fonctions UHT et ATTCS. Les événements redoutés sont définis dans une norme connue de l'homme du métier sous la désignation de CS-25.
Parmi les événements les plus redoutés, on relève dans la norme CS-25 des événements correspondants à :
- une perte de poussée sur le premier moteur (EREG=SOUS-POUSSEE) et un non engagement de la fonction ATTCS sur le deuxième moteur (EENG =ATTCS INACTIF) ; et une sur-poussée (EREG=SUR-POUSSEE) et un non engagement de la fonction UHT (EENG=UHT INACTIF). A titre d'exemple, l'événement « perte de poussée sur le premier moteur et un non engagement de la fonction ATTCS sur le deuxième moteur » est représenté sur la figure 2. L'événement redouté, référencé E1 , ne survient que si, de manière cumulative, une perte de poussée est détectée sur le premier moteur (EREG=SOUS-POUSSEE) et la fonction ATTCS n'est pas engagée sur le deuxième moteur (EENG =ATTCS INACTIF).
A titre d'exemple d'événement redouté, si la valeur réelle du régime N1 est égale à 1000 tr/min, si la mesure N1A est égale à 4000 tr/min et que la mesure N1 B est absente pour une consigne de poussée N1COns égale à 2000 tr/min, les moyens de comparaison 2A, 2B du module de régulation REG déduisent que le turboréacteur est en « sur-poussée ». Du fait de la valeur erronée haute de la mesure N1A de la voie de régulation A, l'état de poussée EREG est faux. En ce qui concerne le module d'engagement ENG, pour une consigne de régime de Ν1 Μοτ2 égale à 2000 tr/min, comme la mesure N1A de la voie de régulation A est erronée haute, le module d'engagement ENG de la fonction ATTCS fournit en sortie un état d'activité EENG égal à « ATTCS INACTIF » alors que le moteur est en sous-poussée. Autrement dit, la perte de poussée (EREG=SOUS-POUSSEE) ne survient que si, de manière cumulative, la première voie de mesure de régulation A du premier moteur fournit une information régime N1 erronée - N1A erroné - et la deuxième voie mesure B du premier moteur ne fournit pas d'information ou une information de régime N1 erronée - N1 B absent ou erroné -. Ainsi, un état de poussée incorrect EREG ne survient qu'en cas d'accumulation de deux dysfonctionnements simultanés sur chacune des voies de mesure de régulation A, B. De même, la fonction ATTCS n'est pas engagée sur le deuxième moteur (EENG =ATTCS INACTIF) si, de manière cumulative, les deux voies de mesure de régulation A, B du deuxième moteur reçoivent du premier moteur un régime N1A et N1 B erronés. Ainsi, si les voies de mesure de régulation A, B fournissent simultanément des données erronées, l'état de poussée EREG et l'état d'activité de la fonction EENG sont incorrects étant donné que les voies de mesure de régulation A, B fournissent des valeurs de régime aux deux modules REG, ENG du système de surveillance 1.
En pratique, l'apparition des événements les plus redoutés est extrêmement rare du fait qu'il correspond à l'apparition simultanée d'un dysfonctionnement du module de régulation REG et du dysfonctionnement du module d'engagement ENG. En outre, comme présenté précédemment, le système de surveillance 1 comporte deux voies de mesure de régulation A, B e qui permet d'augmenter de manière importante la fiabilité du système de surveillance. Ainsi, une simple défaillance isolée d'un composant ne permet pas d'affecter le système de surveillance 1 du turboréacteur aussi bien pour l'engagement de la fonction UHT (Figure 1 ) que pour l'engagement de la fonction ATTCS (Figure 2).
Fiabilité du système de surveillance en mode « dispatch » Pour les nouvelles générations d'aéronefs, il a été proposé de permettre le vol des aéronefs même quand ce dernier comporte un calculateur ayant une voie de mesure de régulation défectueuse. Ce mode de fonctionnement est connu de l'homme du métier comme « configuration dégradée » ou « mode dispatch ». Dans l'art antérieur, le mode de fonctionnement « dispatch » n'était pas autorisé ce qui engendrait des inconvénients pour les passagers de l'aéronef qui se trouvaient alors immobilisés au sol en attente de réparation alors qu'aucun composant vital du moteur n'était en panne, seule une voie de mesure étant défectueuse.
En mode « dispatch », la fiabilité du système de surveillance 1 est affectée. A titre d'exemple, il a été représenté à la figure 3 un arbre de fiabilité pour l'engagement de la fonction ATTCS lorsque la voie de mesure de régulation B est en panne et ne fournit plus de données. De manière similaire à la figure 2, l'événement redouté E1 ne survient que si, de manière cumulative, une perte de poussée est détectée sur le premier moteur (EREG=SOUS-POUSSEE) et la fonction ATTCS n'est pas engagée sur le deuxième moteur (EENG =ATTCS INACTIF). Comme illustré sur la figure 3, la voie de mesure de régulation B étant en panne, la surveillance ne repose que sur la voie de mesure de régulation A du premier moteur. A titre d'exemple, la perte de poussée (EREG=SOUS-POUSSEE) peut survenir si la première voie de mesure de régulation A du premier moteur fournit un régime erroné N1A, par exemple, N1A est une surestimation du régime N1 réel du turboréacteur comme présenté précédemment. L'état de poussée EREG obtenu par le module de régulation REG ne dépend alors que d'un dysfonctionnement isolé. Toujours en référence à la figure 3, comme la valeur N1A fournie par le premier moteur est erronée, la fonction ATTCS n'est pas engagée. La fiabilité est ainsi fortement compromise en mode « dispatch », une simple valeur erronée pouvant conduire à un événement redouté de la fonction de protection ATTCS. Il en va de même pour la fonction UHT (Figure 4).
Une solution immédiate pour éliminer cet inconvénient serait d'autoriser un engagement manuel des fonctions de protection par le pilote de l'aéronef. Cependant, cette solution n'est pas envisagée par les avionneurs qui souhaitent un engagement automatique des fonctions de protection. Une autre solution immédiate serait d'ajouter des voies de mesure de régulation mais cette solution augmente les coûts de fabrication et de maintenance du système de surveillance ce qui n'est également pas souhaité.
Afin d'éliminer au moins certains de ces inconvénients, l'invention concerne une turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N 1 et un système de surveillance comprenant :
un module de régulation comportant au moins une première voie de mesure de régulation adaptée pour obtenir une mesure du régime N1 et une deuxième voie de mesure de régulation, indépendante de la première voie de mesure, adaptée pour obtenir une mesure du régime N1 , et des moyens de comparaison de la mesure de régime obtenue à une consigne de poussée pour fournir un état de poussée ; et
un module d'engagement d'une fonction de protection du type UHT ou ATTCS de la turbomachine,
la turbomachine comportant en outre un système de protection contre la survitesse pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, le système de protection comportant au moins une voie de mesure de survitesse adaptée pour obtenir une survitesse du corps rotatif de la turbomachine, turbomachine comportant des moyens aptes à fournir au moins une mesure de survitesse à partir de la survitesse obtenue lorsqu'une des voies de mesures de régulation est défectueuse, et dans laquelle le module d'engagement comporte au moins un moyen de comparaison de ladite mesure de survitesse à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager, ledit module d'engagement étant configuré pour engager ladite fonction de protection en fonction des résultats de la comparaison.
Ainsi, selon l'invention, le module d'engagement d'une fonction de protection du type UHT ou ATTCS ne décide pas de l'engagement de la fonction de protection à partir d'une mesure de régime obtenue sur une voie de régulation comme dans l'art antérieur mais à partir d'une mesure de survitesse obtenue sur une voie de mesure de survitesse d'un système de protection contre la survitesse pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine. Comme la mesure de survitesse est indépendante utilisée par le système de protection est indépendante de celle du système de surveillance, un dysfonctionnement d'une mesure sur une voie de régulation n'a pas de conséquence sur le module d'engagement de la fonction de protection. Autrement dit, la régulation de la poussée et l'engagement de la fonction de protection sont indépendantes ce qui améliore la fiabilité du système de surveillance. De plus le module d'engagement fonctionne de manière indépendante du module de régulation. Il peut donc engager sa fonction de protection à partir des mesures de survitesse indépendamment du module de régulation.
Le module de régulation comporte en outre deux voies de mesures indépendantes redondées afin d'augmenter la fiabilité de la régulation de poussée, ce qui permet d'envisager un fonctionnement de la turbomachine en mode « dispatch », lorsqu'une des deux voies de mesure est défectueuse. D'après les caractéristiques des mesures de survitesse et du module d'engagement, un dysfonctionnement sur la seule voie de mesure de régulation ne peut pas entraîner un dysfonctionnement pour l'engagement de la fonction de protection. La probabilité d'un événement redouté est extrêmement faible en mode « dispatch ». Dans une première variante de réalisation, le système de protection contre la survitesse comporte une première voie de détection de survitesse adaptée pour obtenir une survitesse du corps rotatif de la turbomachine et une deuxième voie de détection de survitesse, indépendante de la première voie de détection de survitesse, adaptée pour obtenir une survitesse du corps rotatif de la turbomachine, le module d'engagement comportant des moyens de comparaison des deux survitesses obtenues au régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager. Ainsi, quelques soient les liens des voies de mesures de survitesse avec les voies de mesure de régulation, il y a toujours en mode dispacth au moins une mesure de survitesse disponible pour le fonctionnement du module d'engagement ne mode dispatch.. Dans une deuxième variante de réalisation, le système de protection contre la survitesse comporte une première voie de détection de survitesse adaptée pour obtenir une survitesse du corps rotatif de la turbomachine et une deuxième voie de détection de survitesse, indépendante de la première voie de détection de survitesse, adaptée pour obtenir une survitesse du corps rotatif de la turbomachine et il est configuré pour fournir une survitesse consolidée au module d'engagement du système de surveillance en fonction des survitesses obtenues sur les voies de mesure de survitesse. Le module d'engagement comporte, quant à lui, des moyens de comparaison de la survitesse consolidée au régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager. Cette variante fonctionne comme la première par rapport au mode « dispatch ». De plus, la consolidation de la survitesse transmise au module d'engagement permet avantageusement d'éviter la transmission d'une survitesse erronée acquise sur uniquement une seule voie de mesure. Lors de la consolidation, les deux survitesses obtenues de manière indépendante sont comparées afin de vérifier leur vraisemblance.
Dans une troisième variante de réalisation, la voie de mesure de survitesse est indépendante de la voie de mesure de régime. Cette variante peut fonctionner pour le mode « dispatch » avec une seule voie de mesure de survitesse puisque dans ce cas, la défectuosité d'une voie de mesure de régulation n'affecte pas la voie de mesure de survitesse. Elle peut aussi combinée avec les eux autres variantes puisqu'elle ajoute des redondances supplémentaires. Selon un aspect de l'invention, pour l'engagement de la fonction UHT de la turbomachine, les moyens de comparaison du module d'engagement sont configurés pour comparer au moins une survitesse obtenue à un régime de sécurité correspondant à la sur-poussée maximale autorisée pour la turbomachine. La décision d'engagement de la fonction UHT est indépendante du module de régulation de poussée. Si la survitesse excède le régime de sécurité, la fonction UHT est engagée et l'alimentation en carburant de la turbomachine est coupée.
Selon un autre aspect de l'invention, la turbomachine comprend au moins une liaison de communication avec une autre turbomachine similaire pour se communiquer la valeur du régime de leur corps rotatif, turbomachine dans laquelle, pour l'engagement de la fonction ATTCS de ladite turbomachine, les moyens de comparaison du module d'engagement sont configurés pour comparer au moins une survitesse obtenue de ladite turbomachine au régime de ladite autre turbomachine obtenue par la liaison de communication. La fonction ATTCS permet de comparer les régimes de rotation des corps rotatifs des deux turbomachines afin de détecter une éventuelle dissymétrie de poussée. Comme la régulation est indépendante de la fonction de protection ATTCS, la fiabilité de la surveillance de la turbomachine est accrue.
L'invention concerne en outre un procédé de surveillance d'une turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N1 , procédé comportant :
une étape d'obtention d'une première mesure du régime du corps rotatif selon une première voie de mesure de régulation d'un système de surveillance du régime N1 et d'au moins une deuxième mesure du régime du corps rotatif selon une deuxième voie de mesure de régulation dudit système de surveillance, indépendante de la première voie de mesure ;
une étape de comparaison de ladite mesure de régime obtenue à une consigne de poussée pour fournir un état de poussée ;
une étape d'obtention d'une première survitesse du corps rotatif selon une première voie de détection de survitesse d'un système de protection contre la survitesse adapté pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, et d'une seconde survitesse du corps rotatif de la turbomachine selon une deuxième voie de détection de survitesse du même système de protection, indépendante de la première voie de détection de survitesse , et
une étape d'engagement d'une fonction de protection « anti sur-poussée » ou « anti perte de poussée » de la turbomachine utilisant les deux valeurs de survitesse obtenues pour comparer la mesure de survitesse à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
Dans une variante de réalisation du procédé comportant les deux première étapes précitées, les deux dernière étapes citées dans la première variante sont remplacées par :
- une étape d'obtention d'une survitesse du corps rotatif selon au moins une voie de mesure de survitesse, indépendante des voies de mesure de régulation, d'un système de protection contre la survitesse adapté pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, et
une étape d'engagement d'une fonction de protection « anti sur-poussée » ou « anti perte de poussée » de la turbomachine par comparaison de ladite survitesse obtenue à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction UHT selon l'art antérieur (déjà commentée) ;
la figure 2 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction ATTCS selon l'art antérieur (déjà commentée) ;
la figure 3 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction ATTCS selon l'art antérieur en mode « Dispatch » (déjà commentée) ;
- la figure 4 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction UHT selon l'art antérieur en mode « Dispatch (déjà commentée) ;
la figure 5 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction UHT selon l'invention ;
- la figure 6 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction UHT selon l'invention en mode « Dis patch » ;
la figure 7 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction ATTCS selon l'invention ; la figure 8 est une représentation schématique de la fiabilité d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction ATTCS selon l'invention en mode « Dis patch » ; et
la figure 9 est une représentation schématique d'un système de surveillance d'un turboréacteur pour l'engagement d'une fonction UHT ou ATTCS selon l'invention en mode
« Dis patch ».
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
L'invention va être présentée pour un turboréacteur à double corps mais elle s'applique à toute turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif.
Dans cet exemple, le turboréacteur à double corps comporte un corps basse pression et un corps haute pression, le régime de rotation du corps basse pression étant connu de l'homme du métier sous la désignation de régime N1 . Comme présenté précédemment, la surveillance du régime N1 permet de déclencher plusieurs fonctions de protection du turboréacteur en cas de détection d'une anomalie. Comme illustré sur les figure 5 à 8, le turboréacteur comporte un système de surveillance 1 qui comprend un module de régulation REG du régime N1 destiné à réguler le régime du turboréacteur en fonction d'une consigne N1CONS fournie par le pilote de l'aéronef et un module d'engagement ENG d'une fonction de protection afin de corriger une anomalie de fonctionnement du turboréacteur basée sur le régime N1 du turboréacteur.
Module de régulation REG du régime N1
Le module de régulation REG du système de surveillance 1 est un module de régulation similaire à l'art antérieur qui comporte une première voie de mesure de régulation A adaptée pour obtenir une mesure N1A du régime N1 et une deuxième voie de mesure de régulation B adaptée pour obtenir une mesure N1 B du régime N1.
Le module de régulation REG du système de surveillance 1 comporte en outre des moyens de comparaison 2A, 2B des mesures de régime obtenues N1A, N1 B à une consigne de poussée N1cons pour fournir en sortie un état de poussée EREG du turboréacteur. Comme représenté sur les figures 5 à 8, une porte logique ET (référence E2) permet de consolider les informations déduites par les moyens de comparaison 2A, 2B
A titre d'exemple, si la consigne de poussée N1cons est égale à 4 000 tr/min et que les mesures de régime obtenues N1A, N1 B sont respectivement égales à 2 000 tr/min et 1000 tr/min, le module de régulation REG fournit un état de poussée EREG indiquant une perte de poussée du turboréacteur. Si uniquement la voie de mesure de régulation A avait indiqué une perte de poussée, l'état de poussée EREG n'aurait pas indiqué de perte de poussée (porte ET entre les deux voies A, B). De manière classique, chaque voie de mesure de régulation A, B comporte ses propres moyens d'acquisitions et ses propres capteurs de régime. Le module de régulation REG se présente classiquement sous la forme d'un calculateur de régulation, du type FADEC, monté sur le turboréacteur. Module d'engagement d'une fonction de protection
Selon l'invention, le module d'engagement ENG d'une fonction de protection, du type UHT ou ATTCS, est indépendant des voies de mesure de régulation A, B du module de régulation REG. En effet, selon l'invention, l'engagement de la fonction de protection dépend de mesures de survitesse du corps rotatif du turboréacteur afin d'éviter l'envoi de débris à haute énergie en dehors du turboréacteur et, en particulier, vers l'aéronef sur lequel est monté le turboréacteur.
De manière classique, la protection contre la survitesse est mise en œuvre par un système de protection électronique qui est indépendant du système de surveillance 1 permettant la régulation et l'engagement des fonctions de protection UHT et ATTCS. Un système de protection contre la survitesse est par exemple connu de la demande de brevet d'invention FR2960906 de la société SNECMA.
De manière connue, la survitesse du corps basse pression du turboréacteur est détectée par une première voie de détection de survitesse AS et par une deuxième voie de détection de survitesse BS pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors du turboréacteur. De manière classique, chaque voie de détection de survitesse AS, BS comporte ses propres moyens d'acquisition et ses propres capteurs de régime. Les voies de détection de survitesse AS, BS sont respectivement adaptées pour obtenir des survitesses N1As, N1 Bs du corps rotatif de la turbomachine comme illustré sur les figures 5 à 8.
Selon l'invention, les voies de détection de survitesse AS, BS du système de protection de survitesse sont reliées au module d'engagement ENG d'une fonction de protection. Ainsi, les survitesses N1AS, N1 Bs, qui sont des valeurs du régime de rotation du corps basse pression, servent de base à l'engagement de la fonction de protection et sont indépendantes du régime N1A, N1 B obtenu pour le module de régulation REG ce qui augmente la fiabilité du système de surveillance 1.
De manière classique, le module d'engagement ENG comporte des moyens de comparaison 3A, 3B qui sont adaptés pour comparer les survitesses obtenues N1AS, N1 Bs à au moins un régime de référence qui est déterminé en fonction de la fonction de protection à engager (UHT, ATTCS) comme cela sera présenté par la suite
Engagement d'une fonction de protection UHT
Pour l'engagement de la fonction de protection UHT, en référence tout d'abord à la figure 5, les survitesses obtenues N1AS, N1 Bs par le système de protection de survitesse sont chacune comparées à une consigne de sécurité N1SEC à partir de laquelle la fonction de protection UHT est engagée. La consigne de sécurité N1SEC pour la fonction UHT est similaire à celle utilisée dans l'art antérieur et correspond au régime maximal autorisé par le turboréacteur avant que la fonction UHT ne soit activée. Lorsque la fonction UHT est activée, l'alimentation en carburant du turboréacteur est coupée.
Comme illustré à la figure 5, lorsqu'une sur-poussée est détectée par le module d'engagement ENG par comparaison des survitesses N1AS, N1 Bs à la consigne de sécurité N1SEC, la fonction de protection UHT est engagée (EENG= UHT ACTIF) afin d'éviter une dissymétrie de poussée de l'aéronef. Comme la décision d'engagement de la fonction de protection UHT est indépendante du module de régulation REG, la fiabilité du système de surveillance 1 est améliorée. De manière incidente, la fonction de protection UHT peut être engagée alors que l'état de poussée EREG n'indique pas de sur-poussée.
A titre d'exemple, en référence à la figure 6, toutes les voies B du système de surveillance sont en panne en mode « dispatch », c'est-à dire, aussi bien la voie de mesure de régulation B que la voie de mesure de survitesse BS. Grâce au système de surveillance 1 de l'invention, les modules de régulation REG et d'engagement ENG disposent d'informations de régime N1 indépendantes pour définir les états de poussée et d'activité de la fonction UHT ce qui améliore la fiabilité du système de surveillance 1 , une panne isolée ne pouvant pas conduire à un événement redouté comme illustré à la figure 6. Engagement d'une fonction de protection ATTCS
Dans l'exemple de réalisation qui va suivre, un premier turboréacteur et un deuxième turboréacteur selon l'invention sont montés sur un aéronef. Chaque turboréacteur comporte au moins une liaison de communication avec l'autre turboréacteur de manière à permettre un dialogue entre les turboréacteurs. La liaison de communication permet de communiquer la valeur du régime N1 du corps rotatif à l'autre turboréacteur de manière à ce que la fonction ATTCS puisse corriger toute dissymétrie de poussée. Dans cet exemple, les deux turboréacteurs sont reliés par une liaison de communication du type ARINC mais il va de soi que d'autres moyens de communication pourraient convenir. Chaque turboréacteur comporte un système de protection de survitesse et un système de surveillance 1 avec son propre module de régulation REG et son propre module d'engagement ENG. En référence à la figure 7, pour l'engagement de la fonction de protection ATTCS sur le premier turboréacteur, les survitesses obtenues N1AS, N1 Bs du premier turboréacteur sont chacune comparées à un régime de référence qui correspond au régime consolidé N1 mot2 du module de régulation REG du deuxième turboréacteur. Dans cet exemple, le régime consolidé N1 mot2 est obtenu par traitement des régimes mesurés par les voies de mesure de régulation A, B du module de régulation REG du deuxième turboréacteur. Autrement dit, le premier turboréacteur dispose de la valeur du régime de rotation N1 mot2 du corps basse pression du deuxième turboréacteur. Comme illustré à la figure 7, grâce aux moyens de comparaison 3A, 3B des régimes des turboréacteurs, on peut alors détecter une dissymétrie de poussée entre les deux turboréacteurs. De manière similaire à l'engagement de la fonction UHT, grâce au système de surveillance de l'invention 1 , les modules de régulation REG et d'engagement ENG disposent d'informations de régime N1 indépendantes pour définir les états de poussée et d'activité de la fonction ATTCS ce qui améliore la fiabilité du système de surveillance 1 , une panne isolée ne pouvant pas conduire à un événement redouté. Il en va de même pour l'engagement de la fonction ATTCS en mode « dispatch » comme représenté à la figure 8. Un dispositif électronique pour la surveillance de l'aéronef est représenté de manière schématique sur la figure 9. Ce dispositif électronique se présente sous la forme d'un calculateur, par exemple du type FADEC, et comprend un système de surveillance 1 et un système de protection 2. Par souci de clarté, les voies A du système de surveillance 1 sont représentées dans la partie supérieure du calculateur tandis que les voies B du système de surveillance 1 sont représentées dans la partie inférieure du calculateur.
Le calculateur reçoit en entrée des mesures de régime N1A, N1 B par les voies de mesures de régulation A, B et des mesures de survitesses N1AS, N1 Bs par les voies de mesures de survitesses AS, BS comme illustré sur la figure 9. Ces mesures de régime et de survitesse sont réalisées par des capteurs de mesure S par l'intermédiaire d'un système d'acquisition 3, par exemple, un dispositif FPGA pour « field-programmable gâte array ». Les capteurs de mesure S et le système d'acquisition 3 sont configurés de manière à ce que les mesures de régime N1A, N1 B et de survitesse N1AS, N1 BS soient réalisées de manière indépendante. Le calculateur de la figure 9 est représenté en mode « dispatch », l'ensemble des voies de mesure B étant en panne. La panne est représentée visuellement par une croix venant barrer la partie inférieure du calculateur. Du fait de la panne, le système de surveillance 1 ne reçoit pour son module de régulation REG qu'une unique mesure de régime N1A, la mesure de régime N1 B étant absente. Le système de surveillance 1 ne reçoit pour son module d'engagement ENG qu'une unique mesure de survitesse N1s du système de protection 2 qui est ici égale à la mesure de survitesse N1AS mesurée sur la voie A du système de protection 2, la mesure de régime N1 Bs étant absente du fait de la panne.
Toujours en référence à la figure 9, les mesures de régime N1A et de survitesse N1AS sont reçues par le système de surveillance 1. Comme présenté précédemment, le module de régulation REG du système de surveillance 1 compare la mesure de régime N1A à un régime de consigne N1CONS non représenté sur la figure 9. Le module d'engagement ENG du système de surveillance 1 compare la survitesse N1s - fournie par le système de protection 2 - à une consigne de sécurité N1SEC pour l'engagement de la fonction UHT non représenté sur la figure 9. En ce qui concerne la fonction ATTCS, la survitesse N1s fournie par le système de protection 2 est comparée au régime du corps rotatif d'une autre turbomachine. De manière réciproque, en référence à la figure 9, le système de protection 2 transmet la valeur de survitesse N1s au deuxième turboréacteur par la liaison de communication de manière à ce que le deuxième turboréacteur puisse également mettre en œuvre la fonction ATTCS.
Grâce à l'invention, la fiabilité du système de surveillance est accru en toutes circonstances, en particulier, en mode « dispatch » ce qui procure une plus grande sécurité du turboréacteur et une meilleure disponibilité de l'aéronef sur lequel est monté le turboréacteur.
De préférence, le système de surveillance 1 et le système de protection 2 sont des systèmes électroniques qui sont de préférence indépendants mais il va de soi qu'ils pourraient être rassemblés au sein d'un même calculateur. De manière similaire, les modules d'engagement et de régulation sont également des modules électroniques.

Claims

REVENDICATIONS
Turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N1 et un système de surveillance (1 ) comprenant :
un module de régulation (REG) comportant au moins une première voie de mesure de régulation (A) adaptée pour obtenir une mesure (N1A) du régime N1 et une deuxième voie de mesure de régulation (B), indépendante de la première voie de mesure, adaptée pour obtenir une mesure (N1 B) du régime N1 , et des moyens de comparaison des mesures de régime obtenues (N1Ai N 1 B) à une consigne de poussée (N1cons) pour fournir un état de poussée (EREG) ; et
un module d'engagement (ENG) d'une fonction de protection du type « anti surpoussée » ou « anti perte de poussée » de la turbomachine,
la turbomachine comportant en outre un système de protection (2) contre la survitesse pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, le système de protection (2) comportant au moins une voie de mesure de survitesse (AS, BS) adaptée pour obtenir une survitesse (N1AS, N1 Bs) du corps rotatif de la turbomachine, turbomachine caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens aptes à fournir au moins une mesure de survitesse à partir de la survitesse obtenue (N1AS, N1 Bs) lorsqu'une des voies de mesures de régulation (A, B) est défectueuse, et que le module d'engagement (ENG) comporte au moins un moyen de comparaison de ladite mesure de survitesse à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager, ledit module d'engagement (ENG) étant configuré pour engager ladite fonction de protection (« anti sur-poussée » , « anti perte de poussée ») en fonction des résultats de la comparaison.
Turbomachine selon la revendication 1 , dans laquelle le système de protection contre la survitesse (2) comporte une première voie de détection de survitesse (AS) adaptée pour obtenir une survitesse (N1As) du corps rotatif de la turbomachine et une deuxième voie de détection de survitesse (BS), indépendante de la première voie de détection de survitesse (AS), adaptée pour obtenir une survitesse (N1 Bs) du corps rotatif de la turbomachine, le module d'engagement comportant des moyens de comparaison des deux survitesses (N1AS, N1 BS) obtenues au régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
Turbomachine selon la revendication 1 dans laquelle le système de protection contre la survitesse (2) comporte une première voie de détection de survitesse (AS) adaptée pour obtenir une survitesse (N1As) du corps rotatif de la turbomachine et une deuxième voie de détection de survitesse (BS), indépendante de la première voie de détection de survitesse (AS), adaptée pour obtenir une survitesse (N1 Bs) du corps rotatif de la turbomachine, ce système de protection contre la survitesse (2) étant configuré pour fournir une survitesse consolidée (N1s) au module d'engagement (ENG) du système de surveillance (1 ) en fonction des survitesses obtenues (N1AS, N1 BS) sur les voies de mesure de survitesse (AS, BS) et le module d'engagement comportant des moyens de comparaison de la survitesse consolidée (N1S) au régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle, la voie de mesure de survitesse (AS, BS) est indépendante des voies de mesure de régime (A, B).
Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle, pour l'engagement de la fonction « anti sur-poussée » de la turbomachine, les moyens de comparaison du module d'engagement (ENG) sont configurés pour comparer au moins une survitesse obtenue (N1AS, N1 Bs) à un régime de sécurité (NSEC) correspondant à la sur-poussée maximale autorisée pour la turbomachine.
Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant au moins une liaison de communication avec une autre turbomachine similaire pour se communiquer la valeur du régime de leur corps rotatif, turbomachine dans laquelle, pour l'engagement de la fonction « anti perte de poussée » de ladite turbomachine, les moyens de comparaison du module d'engagement (ENG) sont configurés pour comparer au moins une survitesse obtenue (N1AS, N1 Bs) de ladite turbomachine au régime de ladite autre turbomachine (Nmot2) obtenue par la liaison de communication.
Procédé de surveillance d'une turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N1 , procédé comportant :
une étape d'obtention d'une première mesure du régime du corps rotatif (N 1A) selon une première voie de mesure de régulation (A) d'un système de surveillance du régime N1 et d'au moins une deuxième mesure du régime du corps rotatif (N1 B) selon une deuxième voie de mesure de régulation (B) dudit système de surveillance, indépendante de la première voie de mesure ;
une étape de comparaison des mesures de régime obtenues à une consigne de poussée (N1COns) pour fournir un état de poussée (EREG) ;
une étape d'obtention d'une première survitesse du corps rotatif (N1As) selon une première voie de détection de survitesse (AS) d'un système de protection (2) contre la survitesse adapté pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, et d'une seconde survitesse (N1 Bs) du corps rotatif de la turbomachine selon une deuxième voie de détection de survitesse (BS) du même système de protection (2), indépendante de la première voie de détection de survitesse (AS) ; une étape d'engagement d'une fonction de protection « anti sur-poussée » ou « anti perte de poussée » de la turbomachine utilisant les deux valeurs de survitesse obtenues (N1AS, N1 Bs) pour comparer la mesure de survitesse à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
8. Procédé de surveillance d'une turbomachine d'aéronef comportant au moins un corps rotatif de régime N 1 , procédé comportant :
une étape d'obtention d'une première mesure du régime du corps rotatif (N 1A) selon une première voie de mesure de régulation (A) d'un système de surveillance du régime N 1 et d'au moins une deuxième mesure du régime du corps rotatif (N 1 B) selon une deuxième voie de mesure de régulation (B) dudit système de surveillance, indépendante de la première voie de mesure ;
une étape de comparaison des mesures de régime obtenues à une consigne de poussée (N 1 COns) pour fournir un état de poussée (EREG) ;
une étape d'obtention d'une survitesse du corps rotatif (N 1AS, N 1 Bs) selon au moins une voie de mesure (AS, BS) de survitesse, indépendante des voies de mesure de régulation (A, B), d'un système de protection (2) contre la survitesse adapté pour empêcher l'envoi de débris à haute énergie en dehors de ladite turbomachine, et une étape d'engagement d'une fonction de protection « anti sur-poussée » ou « anti perte de poussée » de la turbomachine par comparaison de ladite survitesse obtenue (N 1AS, N 1 Bs) à au moins un régime de référence déterminé en fonction de la fonction de protection à engager.
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