WO2014068219A1 - Système et procédé de surveillance d'un réseau maille de retour de courant d'un aéronef - Google Patents

Système et procédé de surveillance d'un réseau maille de retour de courant d'un aéronef Download PDF

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current
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electrical
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PCT/FR2013/052511
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Thibaud LEBRETON
Arnaud Camille AYME
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Labinal
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    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical current feedback systems, in particular, for an aeronautical application.
  • An aircraft conventionally comprises a plurality of interior equipment (flight control device, various sensors, seats, luminaires, etc.) which are electrically powered by a supply circuit which delivers an electric current to said equipment.
  • a supply circuit which delivers an electric current to said equipment.
  • it is necessary to ensure the return of this electric current, for example, to the electrical ground of the supply circuit.
  • an aircraft comprising a metal outer casing, called “skin" by a person skilled in the art
  • the return of the electric current is conventionally carried out by this metal casing whose electrical potential is connected to the electrical ground.
  • the metal outer casing also allows the evacuation of fault currents, the voltage reference for electrical equipment, the lightning protection, the electromagnetic protection, the reference to the mass of the antennas, etc.
  • an aircraft with a composite material structure.
  • the aircraft comprises, in particular, an outer casing made of composite material, for example carbon fibers.
  • an aircraft conventionally comprises a carbon structural frame 71 externally wrapped with a carbon skin 72.
  • Such a composite shell 72 has a reduced mass but does not allow to conduct an electric current which makes it impossible any return of electric current via the composite envelope 72.
  • the current return network is composed of a plurality of longitudinal sub-networks S1, S2, S3 which are superimposed vertically in the aircraft.
  • the current return network 1 comprises:
  • a high longitudinal sub-network S1 composed of metal elements from baggage supports 73, cable trays, central support 74, etc. ;
  • a central longitudinal subarray S2 composed of metal elements from seat rails 75, cable trays, transverse beams 77 etc. ;
  • a low longitudinal subarray S3 composed of metal elements from cargo rails 76, cable trays, transverse beams 78 etc.
  • the different longitudinal subnetworks S1-S3 are connected by electrical junctions 1 which can be rigid to ensure the mechanical support and the electrical or flexible connection.
  • a fault of the electrical junctions 1 may cause a current feedback fault between the different longitudinal sub-networks S1-S3 which has a disadvantage.
  • electromagnetic protection would no longer be ensured.
  • the monitoring of the electrical junctions 1 of a mesh electric network back current is difficult to implement. Indeed, the electrical junctions 1 are conventionally protected behind partitions or ceilings that dress the aircraft which prevents their inspection by an operator from outside or inside the aircraft. To detect a fault, the only known solution requires dismantling the walls and ceilings of the aircraft to visually observe the electrical junction 1 which has a major drawback since it is necessary to immobilize the aircraft.
  • the invention relates to a method of monitoring a mesh network of current feedback of an aircraft, the mesh network comprising at least two sub-networks electrically connected by a plurality of junctions electric, the method comprising:
  • the subnet of the mesh back current network is understood to mean both a unitary metal element (transverse beam, luggage box support, etc.) and a set of interconnected unit elements.
  • the step of measuring a current intensity when the aircraft is in flight makes it possible to measure intensity values in use which are in a range of intensity that is simple to measure and does not require any heavy measurement equipment.
  • the wireless transmission step avoids undressing the aircraft to access the electrical junctions which is an advantage.
  • the comparison and diagnostic steps improve fault detection which is more accurate and reliable compared to a visual inspection as performed in the prior art. In addition, the detection of a defect is faster than in the prior art.
  • the value of the measured current intensity is associated with an identifier of the junction on which the measurement has been carried out.
  • the reference intensity of the nominal current determined for said electrical junction for said determined flight conditions is obtained by feedback on a plurality of flights of the aircraft.
  • the method comprises a step of determining a fault of said junction if its measured current intensity is lower than a fault intensity threshold. If an electrical connection is defective, the current return current can no longer flow.
  • the method comprises a step of confirming the health of said junction if its measured current intensity is greater than a health intensity threshold. If an electrical junction is sound, a high current rating of current return flows in the electrical junction.
  • the method comprises:
  • Simultaneous monitoring of a plurality of junctions makes it possible to analyze the evolution of the distribution of the current return between the different junctions. Indeed, when a fault appears on a junction, the intensity of current flowing in the electrical junction decreases while it increases in neighboring junctions. Monitoring a neighborhood of electrical junctions thus increases the reliability of monitoring because more information is available to establish the diagnosis.
  • the invention also relates to a system for monitoring a mesh network of current return of an aircraft, the mesh network comprising at least two sub-networks electrically connected by a plurality of electrical junctions, the system comprising:
  • At least one intensity sensor associated with at least one electrical junction adapted to circulate a nominal current for specific flight conditions of the aircraft, said intensity sensor being adapted to measure a current intensity, said sensor intensity comprising wireless transmission means of the value of the measured current intensity,
  • a maintenance computer comprising wireless data reception means, the maintenance computer being adapted to compare the value of the measured current intensity with a reference current of the nominal current determined for said electrical junction for flight conditions determined from the aircraft, so as to determine the state of health of the electrical junction.
  • Such a monitoring system is simple to implement and does not require to undress the aircraft to reach the electrical junctions.
  • said intensity sensor is passive which facilitates its installation in the junction as well as maintenance.
  • said intensity sensor comprises radiofrequency wave emission means, preferably of the RFID type, which are simple to implement.
  • said intensity sensor is adapted to perform an intensity measurement by means of a giant magnetoresistance.
  • a giant magnetoresistance Such an intensity sensor has a small footprint and a significant measurement accuracy.
  • said intensity sensor comprises means for storing the intensities measured over a determined period of time.
  • this makes it possible to average the intensities measured in order to use them to establish the diagnosis.
  • a plurality of electrical junctions of the same neighborhood of the mesh network each comprising at least one intensity sensor
  • the maintenance computer is adapted to compare the value of the current intensity measured for each electrical junction at a reference current of the nominal current determined for said electrical junction so as to determine the state of health of the electrical junction.
  • Simultaneous monitoring of a plurality of junctions makes it possible to analyze the evolution of the distribution of the current return between the different junctions. Monitoring a neighborhood of electrical junctions thus increases the reliability of monitoring because more information is available to establish the diagnosis.
  • the invention also relates to a mesh network of current return of an aircraft, comprising at least one system as described above, and an aircraft comprising such a network.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an aircraft comprising a composite material envelope (already commented);
  • FIG. 2 is a schematic representation of the connection of two subnetworks of the current feedback mesh network
  • FIG. 3 is a schematic representation of the monitoring of a junction by the monitoring system according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic representation of an exemplary implementation of the invention. It should be noted that the figures disclose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention where appropriate. DESCRIPTION OF ONE OR MORE MODES OF REALIZATION AND IMPLEMENTATION
  • a monitoring system according to the invention will be described for an aircraft comprising a mesh back current network comprising three sub-networks electrically connected by electrical junctions as presented in the preamble.
  • two adjacent subnetworks S1, S2 are connected by a plurality of electrical junctions 1A, 1B, 1C located in the same neighborhood, ie close to each other. from each other in the mesh network.
  • the electrical junctions 1A, 1B, 1C are located behind the walls of the aircraft and are not accessible visually by an operator.
  • An electrical junction 1 A, 1 B, 1 C is in the form of a cable for transporting electrical energy.
  • the monitoring of an electrical junction 1 is shown schematically in FIG. 3.
  • a nominal current flows in the electrical junction 1 according to the flight conditions in order to ensure the return of the current as previously presented. .
  • the value of the nominal current depends on the flight conditions of the aircraft. Indeed, depending on the flight conditions, the electrical equipment used are different and their power consumption.
  • the intensity values flowing in the electrical junction 1 belong to a simple intensity range to be measured that does not require any heavy equipment.
  • the monitoring system comprises an intensity sensor 2 which is associated with the electrical junction 1 for measuring a current intensity I M ES which is the intensity of the nominal current for conditions flight data of the aircraft.
  • An intensity sensor 2 can be mounted in or on the electrical junction 1 depending on the nature of the intensity sensor 2.
  • the intensity sensor 2 is adapted to perform a measurement of the intensity by means of a giant magnetoresistance (not shown) mounted on the electrical junction 1.
  • a giant magnetoresistance (not shown) mounted on the electrical junction 1.
  • Such a magnetoresistance makes it possible to measure AC and DC current accurately while having a limited consumption. It goes without saying that the intensity could be measured differently.
  • the intensity sensor 2 comprises a chip capable of acquiring an intensity measurement I M ES at regular time intervals, each measurement being spaced apart by an acquisition period P a .
  • the acquisition period P a is of the order of the hour but it goes without saying that it could be different.
  • the chip is adapted to acquire a maximum intensity or an average intensity.
  • the intensity sensor 2 comprises wireless transmission means 3 of the value of the measured current intensity I M ES so as to communicate the measured intensity remotely, without dismantling the partition wall. the aircraft.
  • the intensity sensor 2 comprises radiofrequency wave emission means, preferably of the RFID type.
  • the transmission means 3 are adapted to transmit the measured I M ES intensities on request.
  • the intensity sensor 2 is remotely configurable, the transmission means 3 then being adapted to ensure the reception of the configurations.
  • Such configurations make it possible, for example, to modify the acquisition period P a .
  • the intensity sensor 2 comprises means for storing the intensities measured over a period of time with a view to their transmission, preferably a read-only memory.
  • Such storage means can store a large number of intensities to allow the emission of intensities less frequently than acquisitions are made.
  • the intensity sensor 2 is passive, that is to say, it does not include electrical power supply means that are specific to it. Transmission means of the RFID type are then preferred. Alternatively, the intensity sensor is able to recover energy radiated by the electrical junction 1 or to be remote powered. For this purpose and preferably, the intensity sensor comprises RFID type remote feed means. It goes without saying that the intensity sensor 2 could alternatively, be connected to a battery / battery. Such an active intensity sensor 2 is preferred to implement transmission means of the type Wifi, zigbee, Bluetooth, WLAN, etc.. A battery pack needs to be changed which can lengthen the maintenance steps of the aircraft.
  • the monitoring system comprises wireless data reception means which, in this example, are in the form of a portable reader 4 comprising means for receiving waves. radio frequencies so as to store the intensities I M ES sent by the intensity sensor 2.
  • the portable reader 4 comprises a storage memory.
  • the portable reader 4 is adapted to be connected to a maintenance computer 5 via connecting means 6 which can be wired or wireless.
  • the maintenance computer 5 comprises a database which supplies the value of the nominal current in a given electrical junction 1 for specific flight conditions.
  • the database is obtained by feedback or simulation.
  • the maintenance computer 5 is adapted to compare the value of the measured current intensity I M ES of the electrical junction 1 with a reference current of the nominal current I RE F determined for said electrical junction 1 so as to determine the state health of electrical junction 1. Preferably, the comparisons are made on the basis of average or maximum intensity values that are more relevant.
  • the maintenance computer 5 performs the diagnosis of the state of health of the electrical junction 1 by means of software that makes it possible to compare the measured intensity I M ES with the reference intensity I RE F for the flight conditions given in order to determine whether the measured current I M ES is characteristic of a fault in the electrical junction 1. It goes without saying that the diagnosis could also be carried out directly by the portable reader 4.
  • the measured intensity I M ES will be lower than its reference intensity I RE F, the current return is more difficult by the junction defective due to the increase of its internal resistance .
  • the measured intensity I M ES is greater than its reference intensity REF , this means that another electrical junction of the neighborhood is defective, which forces the return of current to circulate more healthy electrical junctions.
  • monitoring the evolution of the difference between the measured intensity I M ES and the reference intensity I RE F for a given electrical junction 1 makes it possible to detect and predict any defect of said junction 1 or of a neighboring junction.
  • the comparison can be made on the basis of current intensity values, average intensity values or maximum intensity values.
  • the maintenance computer 5 is adapted to detect a fault of the electrical junction 1 if the intensity measured is less than a fault intensity threshold S OFF . Indeed, if the measured intensity drop is too high, it necessarily reflects a defect of the electrical junction that prevents any current flow.
  • the fault intensity threshold S 0 FF is of the order of 20% (preferably 10%) of the maximum reference intensity for the same flight conditions.
  • the maintenance computer 5 is adapted to confirm the health of the electrical junction 1 if the measured intensity is greater than a threshold of health intensity SON- Indeed, if the measured intensity is high, this necessarily reflects that the electrical junction 1 allows an effective return of the current.
  • the health intensity threshold SON is equal to 80% of the maximum reference intensity for the same flight conditions.
  • the threshold of health intensity SON is equal to that of the default threshold SOFF, that is to say, that they are equal to about 10% of the maximum reference intensity for the same conditions flight.
  • the invention also aims at a monitoring method comprising: 1 ⁇ a step of measuring a current in the electric junction box in which circulates a nominal current so as to permit measurement within a range of intensities that do not require heavy measuring means;
  • the method comprises:
  • a step of determining a fault of a given neighborhood junction if its measured current intensity is lower than its nominal current reference current while the other junctions of the neighborhood have a measured current intensity higher than their reference intensity nominal current.
  • an operator travels in the aircraft with the portable reader 4.
  • the electrical junctions 1A, 1 B, 1 C belong in this example to the same neighborhood. If one of the electrical junctions 1A, 1B, 1C is defective (for example the junction 1C), the current return is then made by the other electrical junctions (in our example by 1A, 1B). _
  • the electrical junctions 1A, 1B, 1C are respectively connected to intensity sensors 2A, 2B, 2C, which respectively measure IMES A, IMES-B, and IMES-C intensities periodically and record them in their measuring means. respective storage.
  • the IMES A, IMES-B, and IMES-C intensities are measured during the flight of the aircraft for specific flight conditions to ensure that a definite value current return exists between the subnetworks. meshed electrodes S1, S2.
  • the portable reader 4 When the operator is at a distance of the order of one meter from the first junction 1 A to be monitored, the portable reader 4 requires the measured intensities I M ES A which are stored in the storage means of the intensity sensor 2A . These are then received by the portable reader 4 wirelessly via the transmitting means of the intensity sensor 2A. Thus, it is not necessary to dismantle the partitions of the aircraft or to know precisely the location of the electrical junction 1 A.
  • the maintenance computer 5 is connected directly to the portable reader 4 by a cable The maintenance calculator 5 reads the measured intensities IMES A and first compares them with the SOFF default threshold and the health threshold SON- In this example, the measured intensities IMES A lie between the two. thresholds SON, SOFF which does not allow to obtain an immediate diagnosis of the state of health of the first junction 1 A.
  • the maintenance calculator 5 compares the measured intensities IMES A with reference intensities I REF-A of the first junction 1 A obtained by feedback of experience under similar flight conditions. Following the comparison, it appears that the measured intensities I M ES-A are higher than the reference intensities I RE FA which shows an intensity drift.
  • the operator can follow the evolution of the intensity drift I M ES A of the first junction 1 A and predict the appearance of a possible fault. According to the method, the operator then carries out a monitoring of the electrical junctions 1 B, 1 C of the same neighborhood. In this example, following the comparisons, it appears that:
  • the maintenance computer 5 deduces that the third junction electrical 1 C is defective which increases the current return via the first electrical junction 1 A and the second electrical junction 1 B.
  • the monitoring method is simple to implement and increases the reliability of an aircraft without requiring its immobilization for long periods.
  • it is possible to predict the occurrence of a defect in a junction and thus carry out a maintenance step before the defect becomes effective.
  • the monitoring system it is possible to model the circulation of the current return in the mesh network and thus improve its structure in order to reduce its mass and bulk.

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Abstract

Un procédé de surveillance d'un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, le réseau maillé comportant au moins deux sous-réseaux connectés électriquement par une pluralité de jonctions électriques (1), le procédé comportant : une étape de mesure d'une intensité de courant (IMES) dans au moins une jonction électrique (1) dans laquelle circule un courant nominal pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef; une étape d'émission sans fil de la valeur de l'intensité de courant mesurée (IMES); une étape de réception de l'intensité de courant mesurée (IMES); une étape de comparaison de l'intensité de courant mesurée (IMES) à une intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique (1) pour lesdites conditions de vol déterminées; et une étape de diagnostic de l'état de santé de la jonction électrique (1) suite à l'étape de comparaison.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UN RESEAU MAILLE DE RETOUR DE COURANT D'UN AERONEF
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR
La présente invention concerne le domaine des systèmes de retour de courant électrique, en particulier, pour une application aéronautique.
Un aéronef comporte de manière classique une pluralité d'équipements intérieurs (dispositif de commande de vol, capteurs divers, sièges, luminaires, etc.) qui sont alimentés électriquement par un circuit d'alimentation qui délivre un courant électrique auxdits équipements. Afin de permettre une alimentation optimale desdits équipements, il est nécessaire d'assurer le retour de ce courant électrique, par exemple, à la masse électrique du circuit d'alimentation.
Pour un aéronef comportant une enveloppe extérieure métallique, appelée « peau » par l'homme du métier, le retour du courant électrique est classiquement réalisé par cette enveloppe métallique dont le potentiel électrique est relié à la masse électrique. Comme l'enveloppe extérieure est aisément accessible depuis n'importe quel espace intérieur de l'aéronef, le retour de courant ne présente pas de difficultés. L'enveloppe extérieure métallique permet, par ailleurs, l'évacuation des courants de défauts, la référence de tension pour les équipements électriques, la protection anti-foudre, la protection électromagnétique, la référence à la masse des antennes, etc. Afin d'alléger la masse d'un aéronef et améliorer sa résistance à la fatigue, il a été proposé un aéronef avec une structure en matériau composite. L'aéronef comporte, en particulier, une enveloppe extérieure en matériau composite, par exemple, en fibres de carbone. En référence à la figure 1 , un aéronef comporte de manière classique un cadre structural en carbone 71 enveloppé extérieurement d'une peau en carbone 72. Une telle enveloppe composite 72 présente une masse réduite mais ne permet pas conduire un courant électrique ce qui rend impossible tout retour de courant électrique via l'enveloppe composite 72.
Afin d'éliminer cet inconvénient, différents éléments métallique de l'aéronef (rails de siège, traverses ou chemins de câbles, etc.) sont mis en réseau pour permettre le retour de courant. En pratique, le réseau de retour de courant est composé d'une pluralité de sous- réseaux longitudinaux S1 , S2, S3 qui sont superposés verticalement dans l'aéronef. En référence à la figure 1 , à titre d'exemple, le réseau de retour de courant 1 comporte :
- Un sous-réseau longitudinal haut S1 composé d'éléments métalliques issus de supports de coffres à bagages 73, de chemins de câbles, de support central 74, etc. ;
- Un sous-réseau longitudinal central S2 composé d'éléments métalliques issus de rails de sièges 75, de chemins de câbles, de poutres transverses 77 etc. ; et
- Un sous-réseau longitudinal bas S3 composé d'éléments métalliques issus de rails cargo 76, de chemins de câbles, de poutres transverses 78 etc.
Afin de créer un réseau de retour de courant équipotentiel, les différents sous-réseaux longitudinaux S1 -S3 sont reliés par des jonctions électriques 1 qui peuvent être rigides pour assurer le maintien mécanique et la connexion électrique ou flexibles. Un défaut des jonctions électriques 1 peut entraîner un défaut du retour de courant entre les différents sous-réseaux longitudinaux S1 -S3 ce qui présente un inconvénient. De plus, la protection électromagnétique ne serait plus assurée.
La surveillance des jonctions électriques 1 d'un réseau électrique maillé de retour de courant est difficile à mettre en œuvre. En effet, les jonctions électriques 1 sont classiquement protégées derrières des cloisons ou des plafonds qui habillent l'aéronef ce qui empêche leur inspection par un opérateur depuis l'extérieur ou l'intérieur de l'aéronef. Pour détecter un défaut, la seule solution connue nécessite de démonter les cloisons et les plafonds de l'aéronef afin d'observer visuellement la jonction électrique 1 ce qui présente un inconvénient majeur étant donné qu'il est nécessaire d'immobiliser l'aéronef.
Une solution pour résoudre cet inconvénient serait de réaliser des mesures directes de résistance ou de tension aux bornes d'une jonction électrique 1 lorsque l'aéronef est en stationnement. Néanmoins, comme le réseau de retour de courant est maillé et redondé, une dégradation d'une jonction se traduit par un écart de résistance très faible, de l'ordre 0,1 mOhms (jonction connectée) à 1 mOhms (jonction déconnectée) qui ne sont mesurables qu'avec des instruments lourds rendant impossible une surveillance généralisée du réseau maillé. En outre, une telle solution nécessite également de retirer rhabillage de l'aéronef. A cet effet, pour limiter le risque de panne du réseau maillé de retour de courant, les jonctions électriques sont redondées ce qui augmente la masse de l'aéronef et présente un inconvénient. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION
Afin d'éliminer au moins certains de ces inconvénients, l'invention concerne un procédé de surveillance d'un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, le réseau maillé comportant au moins deux sous-réseaux connectés électriquement par une pluralité de jonctions électriques, le procédé comportant :
une étape de mesure d'une intensité de courant dans au moins une jonction électrique dans laquelle circule un courant nominal pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef ;
une étape d'émission sans fil de la valeur de l'intensité de courant mesurée ;
une étape de réception de l'intensité de courant mesurée ;
une étape de comparaison de l'intensité de courant mesurée à une intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique pour lesdites conditions de vol déterminées ; et
une étape de diagnostic de l'état de santé de la jonction électrique suite à l'étape de comparaison.
Par sous-réseau du réseau maillé de retour de courant, on entend aussi bien un élément métallique unitaire (poutre transverse, support de coffres à bagage, etc.) qu'un ensemble d'éléments unitaires interconnectés.
L'étape de mesure d'une intensité de courant lorsque l'aéronef est en vol permet de mesurer des valeurs d'intensité en utilisation qui sont dans une plage d'intensité simple à mesurer et ne nécessitant aucun équipement lourd de mesure. En outre, l'étape d'émission sans fil permet d'éviter de déshabiller l'aéronef pour accéder aux jonctions électriques ce qui constitue un avantage. Les étapes de comparaison et de diagnostic permettent d'améliorer la détection de défauts qui est plus précise et plus fiable par comparaison à une inspection visuelle comme réalisée dans l'art antérieur. En outre, la détection d'un défaut est plus rapide que dans l'art antérieur.
En outre, la connaissance des intensités circulant dans les jonctions électriques permet d'obtenir une modélisation de la circulation du retour de courant dans le réseau maillé ce „
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qui est avantageux pour améliorer sa fiabilité et sa durée de vie. L'amélioration de la fiabilité du réseau maillé de retour de courant permet avantageusement de limiter le nombre de jonctions électriques redondées ce qui diminue la masse du réseau maillé. De manière préférée, au cours de l'étape d'émission, la valeur de l'intensité de courant mesurée est associée à un identifiant de la jonction sur laquelle a été réalisée la mesure. Ainsi, on peut identifier directement la jonction qui est défectueuse lors du diagnostic ce qui est avantageux lorsque plusieurs jonctions sont testées de manière simultanée. Selon un aspect préféré de l'invention, l'intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique pour lesdites conditions de vol déterminées est obtenue par retour d'expérience sur une pluralité de vols de l'aéronef. Ainsi, on peut comparer l'évolution de l'intensité circulant dans une jonction électrique au cours des vols de l'aéronef pour détecter un éventuel défaut.
De manière préférée, le procédé comporte une étape de détermination d'un défaut de ladite jonction si son intensité de courant mesurée est inférieure à un seuil d'intensité de défaut. Si une jonction électrique est défectueuse, le courant nominal de retour de courant ne peut plus circuler.
De préférence, le procédé comporte une étape de confirmation de la santé de ladite jonction si son intensité de courant mesurée est supérieure à un seuil d'intensité de santé. Si une jonction électrique est saine, une forte intensité de courant nominal de retour de courant circule dans la jonction électrique.
Selon un aspect de l'invention, le procédé comporte :
une étape de mesure d'une intensité de courant dans une pluralité de jonctions électriques d'un voisinage du réseau maillé dans lesquelles circulent des courants nominaux pour des conditions de vol déterminées ;
- une étape d'émission sans fil des valeurs des intensités de courant mesurées ;
une étape de réception des intensités de courant mesurées ;
une étape de comparaison des intensités de courant mesurées à des intensités de référence des courants nominaux déterminées pour lesdites jonctions électriques du voisinage pour lesdites conditions de vol déterminées ; et
- une étape de détermination d'un défaut d'une jonction déterminée du voisinage si son intensité de courant mesurée est inférieure à son intensité de référence du courant 5
nominal tandis que les autres jonctions du voisinage ont une intensité de courant mesurée supérieure à leur intensité de référence du courant nominal.
La surveillance simultanée d'une pluralité de jonctions permet d'analyser l'évolution de la répartition du retour de courant entre les différentes jonctions. En effet, lorsqu'un défaut apparaît sur une jonction, l'intensité de courant qui circule dans la jonction électrique diminue tandis qu'elle augmente dans les jonctions voisines. Une surveillance d'un voisinage de jonctions électriques permet donc d'augmenter la fiabilité de la surveillance du fait que l'on dispose d'un plus grand nombre d'informations pour établir le diagnostic.
L'invention concerne également un système de surveillance d'un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, le réseau maillé comportant au moins deux sous-réseaux connectés électriquement par une pluralité de jonctions électriques, le système comportant :
- au moins un capteur d'intensité associé à au moins une jonction électrique adaptée pour faire circuler un courant nominal pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef, ledit capteur d'intensité étant adapté pour mesurer une intensité de courant, ledit capteur d'intensité comportant des moyens d'émission sans fil de la valeur de l'intensité de courant mesurée,
- un calculateur de maintenance comportant des moyens de réception sans fil de données, le calculateur de maintenance étant adapté pour comparer la valeur de l'intensité de courant mesurée à une intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef, de manière à déterminer l'état de santé de la jonction électrique.
Un tel système de surveillance est simple à mettre en œuvre et ne nécessite pas de déshabiller l'aéronef pour atteindre les jonctions électriques.
De manière préférée, ledit capteur d'intensité est passif ce qui facilite son installation dans la jonction ainsi que la maintenance.
De préférence, ledit capteur d'intensité comporte des moyens d'émission d'ondes radiofréquences, de préférence, du type RFID, qui sont simples à mettre en œuvre.
Selon un aspect préféré, ledit capteur d'intensité est adapté pour réaliser une mesure d'intensité au moyen d'une magnétorésistance géante. Un tel capteur d'intensité possède un encombrement réduit et une précision de mesure importante. De manière préférée, ledit capteur d'intensité comporte des moyens de stockage des intensités mesurées sur une période de temps déterminée. Ainsi, on peut limiter la fréquence d'interrogation des capteurs ce qui est avantageux. En outre, cela permet de réaliser la moyenne des intensités mesurées afin de les utiliser pour établir le diagnostic.
Selon un aspect de l'invention, une pluralité de jonctions électriques d'un même voisinage du réseau maillé comportant chacune au moins un capteur d'intensité, le calculateur de maintenance est adapté pour comparer la valeur de l'intensité de courant mesurée pour chaque jonction électrique à une intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique de manière à déterminer l'état de santé de la jonction électrique.
La surveillance simultanée d'une pluralité de jonctions permet d'analyser l'évolution de la répartition du retour de courant entre les différentes jonctions. Une surveillance d'un voisinage de jonctions électriques permet donc d'augmenter la fiabilité de la surveillance du fait que l'on dispose d'un plus grand nombre d'informations pour établir le diagnostic.
L'invention concerne également un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, comportant au moins un système tel que décrit ci-dessus, ainsi qu'un aéronef comportant un tel réseau.
PRESENTATION DES FIGURES 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 vue en coupe transversale d'un aéronef comportant une enveloppe en matériau composite (déjà commentée) ;
- la figure 2 est une représentation schématique de la liaison de deux sous-réseaux du réseau maillé de retour de courant ;
- la figure 3 est une représentation schématique de la surveillance d'une jonction par le système de surveillance selon l'invention ; et
- la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de mise en œuvre de l'invention. 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. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE
Un système de surveillance selon l'invention va être décrit pour un aéronef comportant un réseau maillé de retour de courant comprenant trois sous-réseaux connectés électriquement par des jonctions électriques comme présenté dans le préambule.
A titre d'exemple, en référence à la figure 2, deux sous-réseaux adjacents S1 , S2 sont reliés par une pluralité de jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C situées dans un même voisinage, c'est à dire à proximité l'une de l'autre dans le réseau maillé. Dans cet exemple, les jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C sont situées derrière des cloisons de l'aéronef et ne sont pas accessibles visuellement par un opérateur. Une jonction électrique 1 A, 1 B, 1 C se présente sous la forme d'un câble de transport d'énergie électrique. La surveillance d'une jonction électrique 1 est présentée schématiquement sur la figure 3. Lorsque l'aéronef est en vol, un courant nominal circule dans la jonction électrique 1 en fonction des conditions de vol afin d'assurer le retour du courant comme présenté précédemment. La valeur du courant nominal dépend des conditions de vols de l'aéronef. En effet, en fonction des conditions de vol, les équipements électriques utilisés sont différents ainsi que leur consommation électrique.
Lorsque l'aéronef est en vol, les valeurs d'intensité circulant dans la jonction électrique 1 appartiennent à une plage d'intensité simple à mesurer ne nécessitant aucun équipement lourd.
En référence à la figure 3, le système de surveillance selon l'invention comporte un capteur d'intensité 2 qui est associé à la jonction électrique 1 pour mesurer une intensité de courant IMES qui est l'intensité du courant nominal pour des conditions de vol données de l'aéronef.
Un capteur d'intensité 2 peut être monté dans ou sur la jonction électrique 1 en fonction de la nature du capteur d'intensité 2. Dans cet exemple, le capteur d'intensité 2 est adapté pour réaliser une mesure de l'intensité au moyen d'une magnétorésistance géante (non représentée) montée sur la jonction électrique 1 . Une telle magnétorésistance permet de mesurer le courant AC et DC de manière précise tout en ayant une consommation limitée. Il va de soi que l'intensité pourrait être mesurée de manière différente.
Le capteur d'intensité 2 comporte une puce apte à acquérir une mesure d'intensité IMES à intervalles de temps réguliers, chaque mesure étant espacée d'une période d'acquisition Pa. Dans cet exemple, la période d'acquisition Pa est de l'ordre de l'heure mais il va de soi qu'elle pourrait être différente. De manière alternative, la puce est adaptée pour acquérir une intensité maximale ou une intensité moyenne.
Selon l'invention, le capteur d'intensité 2 comporte des moyens d'émission sans fil 3 de la valeur de l'intensité de courant mesurée IMES de manière à communiquer l'intensité mesurée à distance, sans démontage de la cloison de l'aéronef. Dans cet exemple, le capteur d'intensité 2 comporte des moyens d'émission d'ondes radiofréquences, de préférence, du type RFID. Il va de soi que d'autres moyens d'émission pourraient convenir, par exemple, du type Wifi, zigbee, Bluetooth, WLAN, etc. De préférence, les moyens d'émission 3 sont adaptés pour émettre les intensités mesurées IMES sur requête.
De manière préférée, le capteur d'intensité 2 est configurable à distance, les moyens d'émission 3 étant alors adaptés pour assurer la réception des configurations. De telles configurations permettent, par exemple, de modifier la période d'acquisition Pa.
De préférence, le capteur d'intensité 2 comporte des moyens de stockage des intensités mesurées sur une période de temps en vue de leur émission, de préférence, une mémoire morte. De tels moyens de stockage permettent de stocker un grand nombre d'intensités afin de permettre l'émission d'intensités de manière moins fréquente que ne sont réalisées les acquisitions.
De manière préférée, le capteur d'intensité 2 est passif, c'est-à-dire, qu'il ne comporte pas de moyens d'alimentation en énergie électrique qui lui sont propres. Des moyens d'émission du type RFID sont alors privilégiés. De manière alternative, le capteur d'intensité est apte à récupérer de l'énergie rayonnée par la jonction électrique 1 ou à être télé-alimenté. A cet effet et de préférence, le capteur d'intensité comporte des moyens de télé-alimentation du type RFID. Il va néanmoins de soi que le capteur d'intensité 2 pourrait être, de manière alternative, relié à une pile/batterie. Un tel capteur d'intensité 2 actif est privilégié pour mettre en œuvre des moyens d'émission du type Wifi, zigbee, Bluetooth, WLAN, etc. Une batterie d'alimentation nécessite d'être changée ce qui peut allonger les étapes de maintenance de l'aéronef.
Toujours en référence à la figure 3, le système de surveillance selon l'invention comporte des moyens de réception sans fil de données qui se présentent, dans cet exemple, sous la forme d'un lecteur portatif 4 comportant des moyens de réception d'ondes radiofréquences de manière à stocker les intensités IMES envoyées par le capteur d'intensité 2. De manière préférée, le lecteur portatif 4 comporte une mémoire de stockage.
Le lecteur portatif 4 est adapté pour être relié à un calculateur de maintenance 5 via des moyens de liaison 6 qui peuvent être filaires ou sans fil. Le calculateur de maintenance 5 comporte une base de données qui fournit la valeur du courant nominal dans une jonction électrique donnée 1 pour des conditions de vol déterminées. De préférence, la base de données est obtenue par retour d'expérience ou par simulation.
Le calculateur de maintenance 5 est adapté pour comparer la valeur de l'intensité de courant mesurée IMES de la jonction électrique 1 à une intensité de référence du courant nominal I REF déterminée pour ladite jonction électrique 1 de manière à déterminer l'état de santé de la jonction électrique 1 . De préférence, les comparaisons sont réalisées sur la base de valeurs d'intensité moyennes ou maximales qui sont plus pertinentes. Dans cet exemple, le calculateur de maintenance 5 réalise le diagnostic de l'état de santé de la jonction électrique 1 au moyen d'un logiciel qui permet de comparer l'intensité mesurée IMES à l'intensité de référence IREF pour les conditions de vol données afin de déterminer si l'intensité mesurée IMES est caractéristique d'un défaut de la jonction électrique 1 . Il va de soi que le diagnostic pourrait également être réalisé directement par le lecteur portatif 4.
En effet, si la jonction électrique 1 est défectueuse, l'intensité mesurée IMES sera inférieure à son intensité de référence IREF, le retour de courant étant plus difficile par la jonction défectueuse du fait de l'augmentation de sa résistance interne. A l'inverse, si l'intensité mesurée IMES est supérieure à son intensité de référence lREF, cela signifie qu'une autre jonction électrique du voisinage est défectueuse ce qui oblige le retour de courant à circuler de manière plus importante sur les jonctions électriques saines. Ainsi, la surveillance de l'évolution de l'écart entre l'intensité mesurée IMES et l'intensité de référence I REF pour une jonction électrique donnée 1 permet de détecter et de prédire tout défaut de ladite jonction 1 ou d'une jonction voisine. La comparaison peut être réalisée sur la base des valeurs courantes d'intensité, des valeurs moyennes d'intensité ou des valeurs maximales d'intensité. Grâce à la surveillance de l'évolution de l'écart d'intensités, on peut surveiller une dérive de l'intensité moyenne ou maximale au cours du temps et ainsi anticiper l'opération de maintenance de la jonction électrique 1 avant que le défaut ne soit effectif.
De manière alternative, le calculateur de maintenance 5 est adapté pour détecter un défaut de la jonction électrique 1 si l'intensité mesurée est inférieure à un seuil d'intensité de défaut SOFF. En effet, si la chute d'intensité mesurée est trop élevée, cela traduit nécessairement un défaut de la jonction électrique qui empêche tout passage de courant. Dans cet exemple, le seuil d'intensité de défaut S0FF est de l'ordre de 20% (de préférence de 10%) de l'intensité de référence maximale pour les mêmes conditions de vol.
De plus, le calculateur de maintenance 5 est adapté pour confirmer la santé de la jonction électrique 1 si l'intensité mesurée est supérieure à un seuil d'intensité de santé SON- En effet, si l'intensité mesurée est élevée, cela traduit nécessairement que la jonction électrique 1 permet un retour effectif du courant. Dans cet exemple, le seuil d'intensité de santé SON est égal à 80% de l'intensité de référence maximale pour les mêmes conditions de vol. L'utilisation de seuils de défaut S0FF et de santé SON permet d'obtenir un diagnostic direct et rapide de l'état de santé d'une jonction électrique 1 . Si l'intensité mesurée est comprise entre les seuils de défaut S0FF et de santé SON, des tests supplémentaires peuvent être mis en œuvre afin d'obtenir un diagnostic fiable de la jonction électrique 1 . De manière préférée, le seuil d'intensité de santé SON est égal à celui du seuil de défaut SOFF, c'est-à-dire, qu'ils sont égaux à environ 10% de l'intensité de référence maximale pour les mêmes conditions de vol. Une telle mise en œuvre permet de détecter de manière fiable et rapide les jonctions défectueuses 1 , les autres jonctions étant considérées comme saines.
Indépendamment du dispositif de surveillance présenté précédemment, l'invention vise en outre un procédé de surveillance comportant : 1 ^ une étape de mesure d'une intensité de courant dans la jonction électrique dans laquelle circule un courant nominal de manière à permettre une mesure dans une plage d'intensités ne nécessitant pas des moyens de mesure lourds ;
une étape d'émission sans fil de la valeur l'intensité de courant mesurée de manière à permettre une mesure aisée et rapide ;
une étape de réception de l'intensité de courant mesurée ;
une étape de comparaison de l'intensité de courant mesurée à une intensité de référence du courant nominal déterminée pour ladite jonction électrique pour lesdites conditions de vol déterminées ; et
- une étape de diagnostic de l'état de santé de la jonction électrique suite à l'étape de comparaison.
De manière préférée, pour une pluralité de jonctions électriques d'un même voisinage du réseau électrique maillé, le procédé comporte :
- une étape de mesure d'une intensité de courant dans une pluralité de jonctions électriques d'un voisinage du réseau maillé dans lesquelles circulent des courants nominaux ;
une étape d'émission sans fil des valeurs des intensités de courant mesurées ;
une étape de réception des intensités de courant mesurées ;
- une étape de comparaison des intensités de courant mesurées à des intensités de référence des courants nominaux déterminées pour lesdites jonctions électriques du voisinage pour lesdites conditions de vol déterminées ; et
une étape de détermination d'un défaut d'une jonction déterminée du voisinage si son intensité de courant mesurée est inférieure à son intensité de référence du courant nominal tandis que les autres jonctions du voisinage ont une intensité de courant mesurée supérieure à leur intensité de référence du courant nominal.
Un exemple de mise en œuvre de l'invention va être maintenant présenté en référence à la figure 4.
Pour surveiller l'état des jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C reliant les sous-réseaux électriques maillées S1 , S2 (non représenté), un opérateur circule dans l'aéronef avec le lecteur portatif 4. Les jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C appartiennent dans cet exemple à un même voisinage. Si une des jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C est défectueuse (par exemple la jonction 1 C), le retour de courant est alors réalisé par les autres jonctions électriques (dans notre exemple par 1 A, 1 B). _
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Les jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C sont reliées respectivement à des capteurs d'intensité 2A, 2B, 2C qui mesurent respectivement des intensités IMES A, IMES-B, IMES-C de manière périodique et les enregistrent dans leurs moyens de stockage respectifs. Les mesures des intensités IMES A, IMES-B, IMES-C sont réalisées au cours du vol de l'aéronef pour des conditions de vol déterminées afin de s'assurer qu'un retour de courant de valeur déterminée existe entre les sous-réseaux électriques maillées S1 , S2.
Lorsque l'opérateur se trouve à une distance de l'ordre du mètre de la première jonction 1 A à surveiller, le lecteur portatif 4 requiert les intensités mesurées IMES A qui sont stockées dans les moyens de stockage du capteur d'intensité 2A. Celles-ci sont ensuite réceptionnées par le lecteur portatif 4 de manière sans fil via les moyens d'émission du capteur d'intensité 2A. Ainsi, il n'est pas nécessaire de démonter les cloisons de l'aéronef ou de connaître de manière précise la localisation de la jonction électrique 1 A. Dans cet exemple, le calculateur de maintenance 5 est relié directement au lecteur portatif 4 par un câble de communication 6. Le calculateur de maintenance 5 lit les intensités mesurées IMES A et les compare, dans un premier temps, au seuil de défaut SOFF et au seuil de santé SON- Dans cet exemple, les intensités mesurées IMES A sont comprises entre les deux seuils SON, SOFF ce qui ne permet pas d'obtenir un diagnostic immédiat de l'état de santé de la première jonction 1 A.
Le calculateur de maintenance 5 compare les intensités mesurées IMES A à des intensités de référence I REF-A de la première jonction 1 A obtenues par retour d'expérience dans des conditions de vol similaires. Suite à la comparaison, il apparaît que les intensités mesurées IMES-A sont supérieures aux intensités de référence I REF-A ce qui montre une dérive en intensité. En répétant le procédé de surveillance à intervalles de temps régulier, l'opérateur peut suivre l'évolution de la dérive d'intensité IMES A de la première jonction 1 A et prédire l'apparition d'un éventuel défaut. Selon le procédé, l'opérateur réalise ensuite une surveillance des jonctions électriques 1 B, 1 C du même voisinage. Dans cet exemple, suite aux comparaisons, il apparaît que :
- les intensités mesurées IMES B sont supérieures aux intensités de référence IREF-B et
- les intensités mesurées IMES C sont inférieures aux intensités de référence IREF-C. Comme les jonctions électriques 1 A, 1 B, 1 C appartiennent à un même voisinage du réseau maillé, le calculateur de maintenance 5 en déduit que la troisième jonction électrique 1 C est défectueuse ce qui augmente le retour de courant via la première jonction électrique 1 A et la deuxième jonction électrique 1 B.
Le procédé de surveillance est simple à mettre en œuvre et permet d'augmenter la fiabilité d'un aéronef sans nécessiter son immobilisation pendant de longues périodes. En outre, de manière avantageuse, on peut prédire l'apparition d'un défaut d'une jonction et ainsi réaliser une étape de maintenance avant que le défaut ne devienne effectif.
De manière avantageuse, grâce au système de surveillance, on peut modéliser la circulation du retour de courant dans le réseau maillé et ainsi améliorer sa structure pour en diminuer la masse et l'encombrement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de surveillance d'un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, le réseau maillé comportant au moins deux sous-réseaux (S1 , S2) connectés électriquement par une pluralité de jonctions électriques (1 A, 1 B, 1 C), le procédé comportant :
une étape de mesure d'une intensité de courant (IMES) dans au moins une jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) dans laquelle circule un courant nominal pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef ;
une étape d'émission sans fil de la valeur de l'intensité de courant mesurée
Figure imgf000016_0001
une étape de réception de l'intensité de courant mesurée (IMES) ; une étape de comparaison de l'intensité de courant mesurée (IMES) à une intensité de référence du courant nominal (IREF) déterminée pour ladite jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) pour lesdites conditions de vol déterminées
; et
une étape de diagnostic de l'état de santé de la jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) suite à l'étape de comparaison.
2. Procédé de surveillance selon la revendication 1 , dans lequel l'intensité de référence du courant nominal (IREF) déterminée pour ladite jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) pour lesdites conditions de vol déterminées est obtenue par retour d'expérience sur une pluralité de vols de l'aéronef.
3. Procédé de surveillance selon l'une des revendications 1 à 2, comprenant une étape de détermination d'un défaut de ladite jonction (1 A, 1 B, 1 C) si son intensité de courant mesurée (IMES) est inférieure à un seuil d'intensité de défaut (S0FF)-
4. Procédé de surveillance selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant une étape de confirmation de la santé de ladite jonction (1 A, 1 B, 1 C) si son intensité de courant mesurée (IMES) est supérieure à un seuil d'intensité de santé (SON) -
5. Procédé de surveillance selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant :
une étape de mesure d'une intensité de courant (IMES) dans une pluralité de jonctions électriques (1 A, 1 B, 1 C) d'un voisinage du réseau maillé dans lesquelles circulent des courants nominaux pour des conditions de vol déterminées ; une étape d'émission sans fil des valeurs des intensités de courant mesurées (IMES) ;
une étape de réception des intensités de courant mesurées (IMES) ; une étape de comparaison des intensités de courant mesurées (IMES) à des intensités de référence des courants nominaux (I REF) déterminées pour lesdites jonctions électriques (1 A, 1 B, 1 C) du voisinage pour lesdites conditions de vol déterminées ; et
une étape de détermination d'un défaut d'une jonction déterminée (1 A, 1 B, 1 C) du voisinage si son intensité de courant mesurée (IMES) est inférieure à son intensité de référence du courant nominal (IREF) tandis que les autres jonctions (1 A, 1 B, 1 C) du voisinage ont une intensité de courant mesurée (IMES) supérieure à leur intensité de référence du courant nominal (IREF) -
6. Système de surveillance d'un réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, le réseau maillé comportant au moins deux sous-réseaux (S1 , S2) connectés électriquement par une pluralité de jonctions électriques (1 A, 1 B, 1 C), le système comportant :
au moins un capteur d'intensité (2) associé à au moins une jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) adaptée pour faire circuler un courant nominal pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef, ledit capteur d'intensité étant adapté pour mesurer une intensité de courant (IMES), ledit capteur d'intensité (2) comportant des moyens d'émission sans fil (3) de la valeur de l'intensité de courant mesurée (IMES),
un calculateur de maintenance (5) comportant des moyens de réception sans fil de données (4), le calculateur de maintenance (5) étant adapté pour comparer la valeur de l'intensité de courant mesurée (IMES) à une intensité de référence du courant nominal (IREF) déterminée pour ladite jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) pour des conditions de vol déterminées de l'aéronef, de manière à déterminer l'état de santé de la jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C).
7. Système selon la revendication précédente, dans lequel ledit capteur d'intensité (2) est passif.
8. Système selon l'une des revendications 6 à 7, dans lequel ledit capteur d'intensité (2) comporte des moyens d'émission d'ondes radiofréquences, de préférence, du type RFI D.
9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel ledit capteur d'intensité (2) est adapté pour réaliser une mesure d'intensité au moyen d'une magnétorésistance géante.
10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel, une pluralité de jonctions électriques d'un même voisinage (1 A, 1 B, 1 C) du réseau maillé comportant chacune au moins un capteur d'intensité (2), le calculateur de maintenance (5) est adapté pour comparer la valeur de l'intensité de courant mesurée (IMES) pour chaque jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) à une intensité de référence du courant nominal (IREF) déterminée pour ladite jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C) de manière à déterminer l'état de santé de la jonction électrique (1 A, 1 B, 1 C).
1 1 . Réseau maillé de retour de courant d'un aéronef, comportant au moins un système selon l'une des revendications 6 à 10.
12. Aéronef, comportant un réseau maillé de retour de courant selon la revendication 1 1 .
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