WO2016092239A1 - L'invention concerne un dispositif de contrôle d'une tuyère d'éjection à section variable d'une nacelle de turboréacteur d'un aéronef et un procédé de mise en œuvre d'un tel dispositif. - Google Patents

L'invention concerne un dispositif de contrôle d'une tuyère d'éjection à section variable d'une nacelle de turboréacteur d'un aéronef et un procédé de mise en œuvre d'un tel dispositif. Download PDF

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fuel flow
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Pierre Caruel
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Definitions

  • the invention relates to a device for controlling an ejection nozzle of variable section of a turbojet engine nacelle of an aircraft and a method for implementing such a device.
  • a turbojet engine nacelle generally has a substantially tubular structure comprising an air inlet upstream of the turbojet engine, a median section intended to surround a fan of said turbojet engine, a downstream section intended to surround the combustion chamber of the turbojet engine and possibly incorporating combustion engine means. thrust reversal, and is generally terminated by an ejection nozzle whose output is located downstream of the turbojet engine.
  • the modern nacelles are intended to house a turbofan engine capable of generating through the blades of the rotating fan a flow of hot air (primary flow) and a cold air flow (secondary flow) flowing to the outside of the turbojet engine through an annular passage, also called a vein, formed between a shroud of the turbojet and an inner wall of the nacelle.
  • the two air flows are ejected from the turbojet engine from the rear of the nacelle.
  • the section of the ejection nozzle may be adapted to the different flight phases, namely in particular takeoff, climb, cruise, descent and landing to always maintain an optimum nozzle section according to the turbojet engine speed.
  • the nozzle will then be called variable nozzle.
  • variable nozzle is associated with an actuating system to allow this variation of section.
  • variable nozzle in particular a variable nozzle with pivoting flaps or a variable nozzle with telescopically mounted mobile panels in translation, the recoil or retraction of which causes the section to be increased or reduced in a similar way. Release.
  • variable nozzle makes it possible to modulate the thrust of the turbojet engine by varying its output section in response to variations in the regulation of the power of the turbojet and the flight conditions.
  • variable nozzle two types of variable nozzle are known, namely an open-loop controlled variable nozzle and a closed-loop controlled variable nozzle.
  • variable controlled nozzle in open loop receives a setpoint of position of the nozzle as a function of the flight regime, the nozzle being positioned at this position by a position control or by predefined positions.
  • variable nozzle controlled open loop has the particular disadvantage of being inaccurate.
  • the closed loop controlled variable nozzle is driven into a position adjusted to verify a pressure setpoint at the inlet of the nozzle.
  • Such closed-loop servocontrol is notably associated with applications of military or civil aircraft types designed to operate mainly in supersonic mode.
  • the present invention aims in particular to solve this drawback and relates for this purpose to a device for controlling an ejection nozzle with variable section of a turbojet engine nacelle of an aircraft, the device comprising:
  • a computer adapted to determine a position setpoint of the nozzle
  • said means for actuating the nozzle which are associated with said computer and which are adapted to control the position of the variable nozzle according to said position instruction, characterized in that it comprises means for managing the position control. of the variable nozzle as a function of the flow rate of the fuel supplying the turbojet, said management means comprising at least one instantaneous fuel flow sensor and a management unit which is designed to:
  • the device of the invention allows a servo ensuring sufficient accuracy, allowing use both civilian or military and subsonic or supersonic.
  • the servo management means enables the position setpoint to be corrected, taking into account the state of wear of the turbojet engine and / or of the nacelle.
  • the management unit is designed to vary the position of the nozzle in a plurality of positions and to measure the fuel flow rate for each position adopted, in order to determine the position offering the optimum fuel efficiency. operation of the turbojet engine.
  • This characteristic allows the device to adapt the position of the nozzle according to the actual state of the propulsion unit constituted by the turbojet engine and the nacelle.
  • the management means comprise a data storage unit which contains a data table of the theoretical fuel flow rate as a function of the flight parameters of the aircraft.
  • the data table is adapted to be updated.
  • the data storage unit makes it possible to record the correction values of the position of the nozzle during several flights.
  • management means comprise an integrator which is adapted to calculate over time the integral of the measured fuel flow to refine the accuracy of said flow rate.
  • the device comprises a means for measuring the position of the variable nozzle.
  • the invention also relates to a method for implementing a control device of the type described above, the method comprising at least:
  • the method includes a step of seeking the optimum operation which consists in:
  • the search step includes a recording phase which consists in recording the position allowing the best performance according to the flight parameters determined.
  • FIG. 1 shows diagrammatically a nacelle 10 which has a substantially tubular shape along a longitudinal axis A, and which comprises an upstream section 12 with an air intake lip 14 forming an air inlet, a median section 16 surrounding a blower 18 of a turbojet engine 20 and a downstream section 22.
  • the downstream section 22 comprises an internal structure 24 surrounding the upstream portion of the turbojet engine 20 and an external structure 26 capable of supporting a movable cowl comprising means of thrust reversal.
  • the internal structure 24 and the external structure 26 delimit between them an annular vein 28 allowing the passage of a stream of air 30 penetrating the nacelle 10 at the air inlet.
  • the nacelle 10 of the invention ends with a variable ejection nozzle 32, comprising an external module 34 and an internal module 36, the inner and outer modules 36 delimiting between them a flow channel of a flow of hot air 38 leaving the turbojet 20.
  • the nozzle 32 comprises movable flaps 40 arranged at the downstream end of the outer structure 26 and opposite the annular vein 30, each flap 40 being pivotally mounted so as to pass from an enlargement or a reduction position of the cross-section. the annular vein 30.
  • the flaps 40 may be flaps sliding along the longitudinal axis A of the nacelle 10.
  • actuating means 42 which comprise mechanical actuators of the jack type, or ball screws for example.
  • the nacelle 10 comprises a control device 44 of the variable nozzle 32.
  • the control device 44 comprises a computer 46 which is adapted to determine a position setpoint of the variable nozzle 32 and which cooperates with the actuating means 42 to control the position of the nozzle 32 according to the position instruction.
  • the term "position of the nozzle 32" the position of the movable flaps 40 of the nozzle 32 varying the ejection section of the nozzle 32.
  • the position setpoint of the nozzle 32 is determined according to flight parameters of the aircraft. These flight parameters include various data including the flight altitude, the speed of the aircraft, the outside temperature, the external pressure, the turbojet engine speed, the speed of rotation of the motor shafts, etc.
  • control device 44 comprises means for managing the servocontrol of the position of the variable nozzle 32 as a function of the flow rate of the fuel supplying the turbojet engine 20.
  • the management means comprise an instantaneous flow sensor 48 of the fuel consumed by the turbojet engine 20.
  • the management means comprise an integrator (not shown) which makes it possible to calculate the integral of the measured fuel flow over time.
  • management means comprise an additional calculator forming a management unit 50 which is designed to compare the fuel flow rate measured by the flow sensor 48 with a theoretical fuel flow.
  • the theoretical flow rate of the fuel to be compared to the measured flow rate is determined according to the flight parameters of the aircraft and corresponds to a flow rate allowing a maximum operating efficiency of the turbojet engine.
  • the efficiency of the turbojet engine 20 corresponds to the ratio between the theoretical flow rate and the measured flow rate of fuel.
  • the management unit 50 makes it possible to determine a correction value of the position of the nozzle 32 as a function of the comparison of the measured flow rate and the theoretical fuel flow.
  • the correction value thus determined makes it possible to correct the position setpoint of the nozzle 32, in order to increase or reduce the section of the nozzle 32.
  • the management means comprise a data storage unit 52 which contains a data table of the theoretical fuel flow rate as a function of the flight parameters of the aircraft and which makes it possible to update the data table.
  • the storage unit 52 is for example an electronic circuit integrated in the management unit 50.
  • the data storage unit 52 makes it possible to record the various values for correcting the position of the nozzle 32 calculated for a given flight phase and flight parameters.
  • the different correction values can be averaged over several flights and the very out of average values can be eliminated.
  • a greater weighting at the most recent flights can be given to take into account the recent degradations of the nozzle 32 or the turbojet engine 20.
  • the management unit 50 makes it possible to vary the position of the nozzle 32 in a plurality of positions, the fuel flow being measured for each adopted position, in order to determine the position offering the efficiency. optimum operation of the turbojet engine 20, with given flight parameters.
  • This action makes it possible to find and determine the optimum efficiency of the turbojet engine 20 taking into account the state of wear of the turbojet engine 20.
  • the position of the nozzle 32 may be deduced according to the position setpoint transmitted to the actuating means 42 of the nozzle 32, or measured by a measuring means 54 of the position of the nozzle 32 provided for this purpose.
  • the invention also relates to a method for implementing the control device 44 described above.
  • the method comprises a step of comparing the flow rate measured by the flow sensor 48 with a theoretical fuel flow rate as a function of the flight parameters, by means of the management unit 50.
  • the comparison step is followed by a step of determining the correction value of the position of the nozzle 32 as a function of the comparison of the measured flow rate and the theoretical fuel flow achieved during the comparison step.
  • the method comprises a step of correcting the position setpoint of the nozzle 32 according to the correction value obtained in the determination step.
  • the corrected position reference is transmitted to the actuating means 42 of the nozzle 32 to reduce or increase the section of the nozzle 32.
  • the correction value is calculated so that the actual fuel flow is as close as possible to the theoretical flow, in order to operate the turbojet engine 20 at optimum efficiency.
  • the method comprises an additional step of seeking the optimum operation which consists in varying the position of the nozzle 32 in a plurality of different positions, according to different position instructions of the nozzle 32, and measuring the fuel flow corresponding to each position adopted to determine the optimum performance of the turbojet engine 20.
  • This search step also consists in recording the position allowing the best efficiency according to the flight parameters determined, in the storage unit 52.
  • the recorded data can be applied to future flights meeting a phase of flight and flight parameters corresponding to those previously encountered.
  • the search step can be performed at regular intervals, for example once per flight.
  • control device 44 as well as its implementation method make it possible to overcome inaccuracies in the positions of the nozzle 32 due in particular to manufacturing tolerances, wear and deformation under load of the various parts constituting the variable nozzle 32
  • the reliability of the control device and the method according to the invention is not affected by the reliability of the various sensors and measuring means, as would be a closed-loop system of the military aircraft type or supersonic civil aircraft.
  • the regulation by measuring the fuel flow can also compensate for other deterioration parameters of the turbojet such as the increase of the games at the end of the compressor blades or the degradation of the turbine blades.
  • the mechanical wear of the turbojet engine can be characterized by an increase in the temperature of the exhaust gases of the primary flow, for a speed of rotation of the fan and given flight parameters.

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Abstract

Un dispositif (44) de contrôle d'une tuyère (32) d'éjection à section variable d'une nacelle (10) de turboréacteur (20) d'un aéronef, le dispositif (44) comportant un calculateur (46) adapté pour déterminer une consigne de position de la tuyère (32). Il comprend des moyens de gestion de l'asservissement de la position de la tuyère (32) variable en fonction du débit du carburant alimentant le turboréacteur (20), lesdits moyens de gestion comportant un capteur de débit (48) instantané du carburant et une unité de gestion (50) qui compare le débit mesuré par le capteur de débit (48) à un débit de carburant théorique, détermine une valeur de correction de la position de la tuyère (32), et corrige la consigne de position de la tuyère (32).

Description

Dispositif de contrôle d'une tuyère à section variable et son procédé de mise en œuvre
L'invention concerne un dispositif de contrôle d'une tuyère d'éjection à section variable d'une nacelle de turboréacteur d'un aéronef et un procédé de mise en œuvre d'un tel dispositif. Une nacelle de turboréacteur présente généralement une structure sensiblement tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante dudit turboréacteur, une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et intégrant éventuellement des moyens d'inversion de poussée, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (flux primaire) et un flux d'air froid (flux secondaire) qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle.
La section de la tuyère d'éjection peut être adaptée en fonction des différentes phases de vols, à savoir notamment décollage, montée, croisière, descente et atterrissage afin de toujours conserver une section optimale de tuyère en fonction du régime du turboréacteur. La tuyère sera alors appelée tuyère variable.
Une telle tuyère variable est associée à un système d'actionnement permettànt cette variation de section.
Il existe plusieurs solutions pour réaliser une tuyère variable, notamment une tuyère variable à volets pivotants ou une tuyère variable à panneaux mobiles en translation montés de manière télescopique, dont le recul ou la rétractation entraîne de façon similaire l'augmentation ou la réduction de la section de sortie.
La tuyère variable permet de moduler la poussée du turboréacteur en faisant varier sa section de sortie en réponse à des variations du réglage de la puissance du turboréacteur et des conditions de vol. Pour contrôler une telle tuyère variable, on connaît notamment deux types de tuyères variables, à savoir une tuyère variable contrôlée en boucle ouverte et une tuyère variable contrôlée en boucle fermée.
La tuyère variable contrôlée en boucle ouverte reçoit une consigne de position de la tuyère en fonction du régime de vol, la tuyère étant positionnée à cette position par un asservissement de position ou par des positions prédéfinies.
Il s'agit ici d'un asservissement en boucle ouverte, notamment pour des applications de type aéronefs civils destinés à fonctionner principalement en régime subsonique.
Ce type de tuyère variable contrôlée en boucle ouverte présente notamment l'inconvénient d'être peu précise.
En effet, des déformations de la structure sous charge, l'usure des pièces mobiles ou les tolérances de fabrication peuvent impacter la précision du système, conduisant à un écart entre la consigne de position donnée et la valeur réelle de la section de tuyère, qui ne peut généralement par être mesurée directement.
Cet écart se traduit généralement par une baisse de rendement du turboréacteur.
La tuyère variable contrôlée en boucle fermée est entraînée dans une position ajustée de façon à vérifier une consigne de pression à l'entrée de la tuyère.
Un tel asservissement en boucle fermée est notamment associé à des applications de types aéronefs militaires ou civils destinés à fonctionner principalement en régime supersoniques.
On connaît un dispositif de contrôle d'une tuyère variable en boucle fermée qui est décrit et représenté dans le document US-A-3,030,771 et qui permet de commander la position de la tuyère suivant le débit de carburant mesuré.
Un asservissement en boucle fermée pour une application civile subsonique ne semble pas applicable pour plusieurs raisons.
En effet, la fiabilité, le temps de réponse et la précision des capteurs de pression utilisés dans l'aviation civile peut être insuffisante.
De plus, le besoin de changer continûment la position de la tuyère pendant le vol peut conduire à une usure prématurée des pièces. Enfin, en boucle ouverte ou en boucle fermée, un tel asservissement suppose que l'optimum de rendement du turboréacteur est toujours obtenu pour la même position de tuyère variable ou pour la même pression pour un cas de vol donné, ce qui n'est pas nécessairement vrai, car cet optimum peut dépendre de l'état d'usure du moteur.
La présente invention vise notamment à résoudre cet inconvénient et se rapporte pour ce faire à un dispositif de contrôle d'une tuyère d'éjection à section variable d'une nacelle de turboréacteur d'un aéronef, le dispositif comportant :
- un calculateur adapté pour déterminer une consigne de position de la tuyère,
- des moyens d'actionnement de la tuyère qui sont associés audit calculateur et qui sont adaptés pour commander la position de la tuyère variable selon ladite consigne de position, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de gestion de l'asservissement de la position de la tuyère variable en fonction du débit du carburant alimentant le turboréacteur, lesdits moyens de gestion comportant au moins un capteur de débit instantané du carburant et une unité de gestion qui est conçue pour :
- comparer le débit mesuré par le capteur de débit à un débit de carburant théorique en fonction des paramètres du vol de l'aéronef,
- déterminer une valeur de correction de la position de la tuyère en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant, et
- corriger la consigne de position de la tuyère suivant la valeur de correction.
Ainsi, le dispositif selon l'invention permet un asservissement assurant une précision suffisante, autorisant une utilisation à la fois civile ou militaire et subsonique ou supersonique.
Par ailleurs, le moyen de gestion de l'asservissement permet de corriger la consigne de position en tenant compte de l'état d'usure du turboréacteur et/ou de la nacelle.
Enfin, en cas de changement de tuyère sur un même moteur aucun réglage n'est ainsi nécessaire et la fiabilité du système n'est pas impactée par la fiabilité des capteurs comme le serait un système en boucle fermée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de gestion est conçue pour faire varier la position de la tuyère dans une pluralité de positions et mesurer le débit de carburant pour chaque position adoptée, afin de déterminer la position offrant le rendement optimum de fonctionnement du turboréacteur.
Cette caractéristique permet au dispositif d'adapter la position de la tuyère en fonction de l'état réel de l'ensemble propulsif constitué par le turboréacteur et la nacelle.
De plus, les moyens de gestion comportent une unité de stockage de données qui contient une table de données du débit de carburant théorique en fonction des paramètres de vol de l'aéronef.
La table de donnée est adaptée pour être mise à jour.
Aussi, l'unité de stockage de données permet d'enregistrer les valeurs de correction de la position de la tuyère au cours de plusieurs vols.
En outre, les moyens de gestion comportent un intégrateur qui est adapté pour calculer dans le temps l'intégrale du débit de carburant mesuré pour affiner la précision dudit débit.
Avantageusement, le dispositif comporte un moyen de mesure de la position de la tuyère variable.
L'invention concerne également un procédé pour la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle du type décrit précédemment, le procédé comportant au moins :
- une étape de comparaison du débit mesuré par le capteur de débit à un débit de carburant théorique en fonction des paramètres du vol,
- une étape de détermination d'une valeur de correction de la position de la tuyère en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant,
- une étape de correction de la consigne de position de la tuyère suivant la valeur de correction obtenue à l'étape de détermination.
De plus, le procédé comporte une étape de recherche du fonctionnement optimum qui consiste à :
- faire varier la position de la tuyère dans une pluralité de positions différentes, suivant différentes consignes de position de la tuyère,
- mesurer le débit de carburant correspondant à chaque position adoptée pour déterminer le rendement optimum du turboréacteur. Enfin, l'étape de recherche comprend une phase d'enregistrement qui consiste à enregistrer la position permettant le meilleur rendement suivant les paramètres de vol déterminés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera à la figure unique annexée qui est une vue schématique en coupe axiale illustrant une nacelle de turboréacteur équipée d'un dispositif de contrôle selon l'invention.
On a représenté schématiquement à la figure unique une nacelle 10 qui présente une forme sensiblement tubulaire selon un axe longitudinal A, et qui comprend une section amont 12 avec une lèvre d'entrée 14 d'air formant une entrée d'air, une section médiane 16 entourant une soufflante 18 d'un turboréacteur 20 et une section aval 22.
La section aval 22 comprend une structure interne 24 entourant la partie amont du turboréacteur 20 et une structure externe 26 pouvant supporter un capot mobile comportant des moyens d'inversion de poussée.
La structure interne 24 et la structure externe 26 délimitent entre elles une veine annulaire 28 permettant le passage d'un flux d'air 30 pénétrant la nacelle 10 au niveau de l'entrée d'air.
La nacelle 10 de l'invention se termine par une tuyère 32 variable d'éjection, comprenant un module externe 34 et un module interne 36, les modules interne 36 et externe 34 délimitant entre eux un canal d'écoulement d'un flux d'air chaud 38 sortant du turboréacteur 20.
La tuyère 32 comprend des volets 40 mobiles disposés en extrémité aval de la structure externe 26 et en regard de la veine annulaire 30, chaque volet 40 étant monté pivotant de sorte à passer d'une position d'agrandissement ou de diminution de la section de la veine annulaire 30.
A titre non limitatif, les volets 40 peuvent être des volets coulissant suivant l'axe A longitudinal de la nacelle 10.
Pour entraîner en mouvement les volets 40, la nacelle 10 est équipée de moyens d'actionnement 42 qui comprennent des actionneurs mécaniques du type vérin, ou vis à bille par exemple.
Conformément à l'invention, la nacelle 10 comporte un dispositif de contrôle 44 de la tuyère 32 variable.
Le dispositif de contrôle 44 comporte un calculateur 46 qui est adapté pour déterminer une consigne de position de la tuyère variable 32 et qui coopère avec les moyens d'actionnement 42 pour commander la position de la tuyère 32 suivant la consigne de position.
A titre indicatif, on entend par « position de la tuyère 32 » la position des volets 40 mobiles de la tuyère 32 faisant varier la section d'éjection de la tuyère 32.
La consigne de position de la tuyère 32 est déterminée suivant des paramètres de vol de l'aéronef. Ces paramètres de vol regroupent divers données parmi lesquelles l'altitude de vol, la vitesse de l'aéronef, la température extérieure, la pression extérieure, le régime du turboréacteur, la vitesse de rotation des arbres moteurs, etc.
Aussi, le dispositif de contrôle 44 comprend des moyens de gestion de l'asservissement de la position de la tuyère 32 variable en fonction du débit du carburant alimentant le turboréacteur 20.
A cet effet, les moyens de gestion comportent un capteur de débit 48 instantané du carburant consommé par le turboréacteur 20.
Pour affiner la précision de la mesure du débit instantané, les moyens de gestion comportent un intégrateur (non représenté) qui permet de calculer dans le temps l'intégrale du débit de carburant mesuré.
De plus, les moyens de gestion comportent un calculateur supplémentaire formant une unité de gestion 50 qui est conçue pour comparer le débit de carburant mesuré par le capteur de débit 48 à un débit de carburant théorique.
Le débit théorique du carburant à comparer au débit mesuré est déterminé en fonction des paramètres du vol de l'aéronef et correspond à un débit permettant un rendement de fonctionnement du turboréacteur maximum.
En effet, le rendement du turboréacteur 20 correspond au rapport entre le débit théorique et le débit mesuré de carburant.
De plus, l'unité de gestion 50 permet de déterminer une valeur de correction de la position de la tuyère 32 en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant.
La valeur de correction ainsi déterminée permet de corriger la consigne de position de la tuyère 32, pour augmenter ou réduire la section de la tuyère 32.
La valeur de correction est calculée de sorte que le débit de carburant réel soit le plus proche possible du débit théorique, afin de faire fonctionner le turboréacteur 20 à un rendement optimum. Complémentairement, les moyens de gestion comportent une unité de stockage 52 de données qui contient une table de données du débit de carburant théorique en fonction des paramètres de vol de l'aéronef et qui permet de mettre à jour la table de donnée.
L'unité de stockage 52 est par exemple un circuit électronique intégré à l'unité de gestion 50.
Avantageusement, l'unité de stockage 52 de données permet d'enregistrer les différentes valeurs de correction de la position de la tuyère 32 calculées pour une phase de vol et des paramètres de vol donnés.
Ces données enregistrées peuvent être appliquées à nouveau à des vols futurs rencontrant une phase de vol et des paramètres de vol correspondants à ceux précédemment rencontrés.
Pour améliorer la fiabilité des valeurs de correction enregistrées, les différentes valeurs de correction peuvent être moyennées sur plusieurs vols et les valeurs très en dehors de la moyenne peuvent être éliminées.
De même, une pondération plus importante aux vols les plus récents peut être donnée de façon à prendre en compte les dégradations récentes de la tuyère 32 ou du turboréacteur 20.
Selon un autre aspect de l'invention, l'unité de gestion 50 permet de faire varier la position de la tuyère 32 dans une pluralité de positions, le débit de carburant étant mesuré pour chaque position adoptée, afin de déterminer la position offrant le rendement optimum de fonctionnement du turboréacteur 20, avec des paramètres de vols donnés.
Cette action permet de rechercher et de déterminer le rendement optimum du turboréacteur 20 en tenant compte de l'état d'usure du turboréacteur 20.
La position de la tuyère 32 peut être soit déduite suivant la consigne de position transmise aux moyens d'actionnement 42 de la tuyère 32, soit mesurée par un moyen de mesure 54 de la position de la tuyère 32 prévu à cet effet.
L'invention concerne également un procédé pour la mise en œuvre du dispositif de contrôle 44 décrit précédemment.
Le procédé comporte une étape de comparaison du débit mesuré par le capteur de débit 48 à un débit de carburant théorique en fonction des paramètres du vol, au moyen de l'unité de gestion 50. L'étape de comparaison est suivie d'une étape de détermination de la valeur de correction de la position de la tuyère 32 en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant réalisé au cours de l'étape de comparaison.
De plus, le procédé comporte une étape de correction de la consigne de position de la tuyère 32 suivant la valeur de correction obtenue à l'étape de détermination.
La consigne de position corrigée est transmise aux moyens d'actionnement 42 de la tuyère 32 pour réduire ou augmenter la section de la tuyère 32.
La valeur de correction est calculée de sorte que le débit de carburant réel soit le plus proche possible du débit théorique, afin de faire fonctionner le turboréacteur 20 à un rendement optimum.
Selon un exemple de réalisation préféré, le procédé comporte une étape supplémentaire de recherche du fonctionnement optimum qui consiste à faire varier la position de la tuyère 32 dans une pluralité de positions différentes, suivant différentes consignes de position de la tuyère 32, et à mesurer le débit de carburant correspondant à chaque position adoptée pour déterminer le rendement optimum du turboréacteur 20.
Cette étape de recherche consiste également à enregistrer la position permettant le meilleur rendement suivant les paramètres de vol déterminés, dans l'unité de stockage 52.
Ainsi, les données enregistrées peuvent être appliquées à des vols futurs rencontrant une phase de vol et des paramètres de vol correspondants à ceux précédemment rencontrés.
L'étape de recherche peut être réalisée à intervalles réguliers, par exemple une fois par vol.
Le dispositif de contrôle 44 ainsi que son procédé de mise en œuvre permettent de s'affranchir des imprécisions de positions de la tuyère 32 dues notamment aux tolérances de fabrication, à l'usure et aux déformations sous charges des différentes pièces constituant la tuyère 32 variable
En particulier, lors du changement de la tuyère 32 sur un moteur, aucun réglage n'est nécessaire.
La meilleure précision de la position de la tuyère permet un fonctionnement optimal de l'ensemble propulsif constitué par le turboréacteur 20 et la nacelle 10. Avantageusement, la fiabilité du dispositif de contrôle et du procédé selon l'invention n'est pas impactée par la fiabilité des différents capteurs et moyens de mesure, comme le serait un système en boucle fermée du type avion militaire ou avion civil supersonique.
La régulation par mesure du débit de carburant peut également compenser d'autres paramètres de dégradation du turboréacteur comme l'augmentation des jeux en bout d'aubes de compresseur ou la dégradation des aubages de turbine.
On notera que l'usure mécanique du turboréacteur peut être caractérisée par une augmentation de la température des gaz d'échappement du flux primaire, pour une vitesse de rotation de la soufflante et des paramètres de vol donnés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (44) de contrôle d'une tuyère (32) d'éjection à section variable d'une nacelle (10) de turboréacteur (20) d'un aéronef, le dispositif (44) comportant :
- un calculateur (46) adapté pour déterminer une consigne de position de la tuyère (32),
- des moyens d'actionnement (42) de la tuyère (32) qui sont associés audit calculateur (46) et qui sont adaptés pour commander la position de la tuyère (32) variable selon ladite consigne de position,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de gestion de l'asservissement de la position de la tuyère (32) variable en fonction du débit du carburant alimentant le turboréacteur (20), lesdits moyens de gestion comportant au moins un capteur de débit (48) instantané du carburant et une unité de gestion (50) qui est conçue pour :
- comparer le débit mesuré par le capteur de débit (48) à un débit de carburant théorique en fonction des paramètres du vol de l'aéronef,
- déterminer une valeur de correction de la position de la tuyère (32) en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant, et
- corriger la consigne de position de la tuyère (32) suivant la valeur de correction.
2. Dispositif (44) de contrôle selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'unité de gestion (50) est conçue pour faire varier la position de la tuyère (32) dans une pluralité de positions et mesurer le débit de carburant pour chaque position adoptée, afin de déterminer la position offrant le rendement optimum de fonctionnement du turboréacteur (20).
3. Dispositif (44) de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de gestion comportent une unité de stockage (52) de données qui contient une table de données du débit de carburant théorique en fonction des paramètres de vol de l'aéronef.
4. Dispositif (44) de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que la table de donnée est adaptée pour être mise à jour.
5. Dispositif (44) de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de stockage (52) de données permet d'enregistrer les valeurs de correction de la position de la tuyère (32) au cours de plusieurs vols.
6. Dispositif (44) de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de gestion comportent un intégrateur qui est adapté pour calculer dans le temps l'intégrale du débit de carburant mesuré pour affiner la précision dudit débit.
7. Dispositif (44) de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de mesure (54) de la position de la tuyère (32) variable.
8. Procédé pour la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle (44) d'une tuyère (32) d'éjection à section variable d'une nacelle (10) de turboréacteur (20) d'un aéronef, ledit dispositif (44) étant conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, le procédé comportant au moins :
- une étape de comparaison du débit mesuré par le capteur de débit (48) à un débit de carburant théorique en fonction des paramètres du vol,
- une étape de détermination d'une valeur de correction de la position de la tuyère (32) en fonction de la comparaison du débit mesuré et du débit théorique de carburant,
- une étape de correction de la consigne de position de la tuyère
(32) suivant la valeur de correction obtenue à l'étape de détermination.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de recherche du fonctionnement optimum qui consiste à :
- faire varier la position de la tuyère (32) dans une pluralité de positions différentes, suivant différentes consignes de position de la tuyère
(32),
- mesurer le débit de carburant correspondant à chaque position adoptée pour déterminer le rendement optimum du turboréacteur (20).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de recherche comprend une phase d'enregistrement qui consiste à enregistrer la position permettant le meilleur rendement suivant les paramètres de vol déterminés.
PCT/FR2015/053460 2014-12-11 2015-12-11 L'invention concerne un dispositif de contrôle d'une tuyère d'éjection à section variable d'une nacelle de turboréacteur d'un aéronef et un procédé de mise en œuvre d'un tel dispositif. WO2016092239A1 (fr)

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