WO2023144480A1 - Procédé de gestion d'équipements de turbomachine par lecteur embarqué de type radio-identification - Google Patents

Procédé de gestion d'équipements de turbomachine par lecteur embarqué de type radio-identification Download PDF

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WO2023144480A1
WO2023144480A1 PCT/FR2023/050033 FR2023050033W WO2023144480A1 WO 2023144480 A1 WO2023144480 A1 WO 2023144480A1 FR 2023050033 W FR2023050033 W FR 2023050033W WO 2023144480 A1 WO2023144480 A1 WO 2023144480A1
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WO
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radio
nacelle
equipment
time reversal
identification reader
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050033
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English (en)
Inventor
Julie Valérie Clara LAVIGNE
Tony Alain Roger Joël LHOMMEAU
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines filed Critical Safran Aircraft Engines
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D29/00—Power-plant nacelles, fairings, or cowlings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation

Definitions

  • TITLE Process for managing turbomachinery equipment by radio-identification type on-board reader
  • the invention lies in the field of maintenance, in particular of aircraft and, more specifically, in the field of monitoring parts mounted in a turbomachine.
  • LRU Line Replaceable Unit
  • the updating of the documents relating to the parts mounted on the engine is manual and carried out by several independent maintenance operators.
  • Information on the replacement of equipment in the engine manual may be effective after a delay of several days.
  • RFID technology makes it possible to identify around a hundred items per second, without having to locate and select them individually, unlike barcode technology (one-dimensional or two-dimensional).
  • RFID inventory requires ensuring that all radio tags that responded belong to the items to be inventoried.
  • beacons are generally used, consisting of radio tags having a known position, from which the position of the other radio tags is estimated by triangulation, trilateration or multilateration.
  • these localization methods are not suitable for three-dimensional localization in a confined space such as a turbomachine, which presents a heterogeneous medium and multi-path wave propagation conditions.
  • radio tags When performing an inventory of engine equipment or parts by RFID, you want to filter the items to be inventoried and discard items that should not be included in the inventory. To achieve this, the data stored in the memory of the radio tags is used.
  • Conventionally radio tags have a memory segmented into four logical blocks shown schematically in Figure 1, namely: block M00 which is reserved for security data, block MO I called “EPC” for "electronic product code” in English which contains a unique identifier, block M 10 called “TID” for "tag identifier” in Anglo-Saxon terms, which is write-protected and which contains data on the manufacturer of the radio tag (manufacturer, model, serial number series), the block M i l corresponding to the user memory zone or “USER” in English.
  • block M00 which is reserved for security data
  • block MO I called "EPC” for "electronic product code” in English which contains a unique identifier
  • block M 10 called “TID” for "tag identifier” in Anglo-
  • the radio tags can be filtered according to the information written in one of the “EPC”, “TID” or “USER” memory blocks.
  • reading the "USER" block requires reading the "EPC” block beforehand in order to allow identification of the radio tag. This additional reading increases the duration of the inventory, all the more so when it is necessary to communicate individually with each of the radio tags to be inventoried.
  • the aim of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks and to make identification by radio tag more reliable.
  • the subject of the invention is a method for managing equipment installed in a turbine engine nacelle, the equipment being fitted with radio tags and the turbine engine being equipped with a radio-identification reader and at least two reversing antennas temporal.
  • the method is characterized in that it comprises the following steps: mapping of the electromagnetic field inside the closed nacelle; matching between the known position of the equipment and the electromagnetic characteristics of their respective RFID tags; and carrying out an inventory by focusing waves by time reversal.
  • the method includes a step of detecting the closure of the nacelle.
  • the method comprises a step of carrying out an inventory without focusing of the waves by time reversal.
  • each item of equipment is provided with a single RFID tag.
  • the radio-identification reader has a maximum power of 4W.
  • the radio-identification reader makes it possible to configure the time reversal antennas.
  • the radio-identification reader is provided with means of calculation and control controlled by on-board intelligence of the algorithmic or artificial intelligence type.
  • the ventilation slits present in the nacelle have dimensions less than a quarter of the wavelength used by the radio-identification reader.
  • the nacelle is provided with a device making it possible to detect whether the nacelle is open or closed and configured to communicate with the radio-identification reader.
  • the radio tags are passive and powered by radio waves generated by the radio-identification reader in the UHF frequency band (860 to 960 MHz).
  • the subject of the invention is a system for managing equipment installed in a nacelle of a turbine engine, the equipment being fitted with radio tags and the turbine engine being equipped with a radio-identification reader and 'at least two time reversal antennas.
  • the management system is characterized in that it comprises means for mapping the electromagnetic field inside the closed nacelle, means for correspondence between the known position equipment and the electromagnetic characteristics of their respective radio tags, and means for carrying out an inventory by focusing waves by time reversal.
  • the management system comprises means for detecting the closure of the nacelle.
  • the management system includes means for producing an inventory without focusing the waves by time reversal.
  • the subject of the invention is a turbomachine comprising equipment provided with radio tags and equipped with a radio-identification reader and at least two time reversal antennas, characterized in that it comprises a management system as defined above .
  • Another subject of the invention is an aircraft comprising a turbomachine as defined above.
  • FIG 1 schematically represents the conventional segmentation of the radio-tag memory
  • FIG 2 schematically illustrates a sectional view of an aircraft turbomachine nacelle
  • FIG 3 represents a flowchart of an inventory method according to the invention
  • FIG 4 schematically illustrates the recording phase of the time reversal process
  • FIG 5 schematically represents a correspondence table between a received signal and the transmitter tag
  • FIG 6 schematically represents a correspondence table obtained at the end of step 2 according to the invention
  • FIG 7 represents the flow chart for creating the reference correspondence table according to the invention
  • FIG 8 schematically illustrates the re-emission phase of the time reversal method
  • FIG 9 schematically illustrates the characteristics of any first signal S I and those of a second signal S2 which is time reversed with respect to the first;
  • FIG 10 illustrates a flowchart of an inventory request with focus by time reversal according to the invention
  • FIG 11 illustrates a flowchart of an inventory request without focus by time reversal, according to the invention.
  • FIG. 2 there is shown schematically a sectional view of a nacelle 1 of an aircraft turbomachine 2, which comprises two time reversal antennas 3 connected to a central unit 4.
  • Time reversal is a technique for spatially and temporally focusing a wave from the signal received at different points in the medium. This technique is applicable to any type of wave regardless of its frequency band, in other words it can be used for radio waves in the "ultra high frequency” or UHF frequency range, located between 860 and 930 MHz.
  • time reversal technique works all the better in a closed reverberant medium, in which the waves reflect and diffuse in multiple paths.
  • equipment mounted on the turbomachine 2 such as E1, E2 or E3 each provided with an individual radio tag.
  • the central unit 4 comprises calculation means 5, measuring means 6 and control means 7.
  • the central unit 4 is also connected to a radio-identification reader 8.
  • a description will now be given with reference to FIG. 3 of an inventory method 10 making it possible to carry out the inventory of the equipment mounted on a turbomachine 2.
  • Such a method is notably implemented by the central unit 4.
  • the method 10 begins with a step 1 during which the central unit 4 carries out a mapping of the electromagnetic field inside the nacelle 1 of the turbomachine 2.
  • Mapping consists of recording the response of a radio signal at different positions of the turbomachine 2 using the antennas 3 and the radio-identification reader 8. This process makes it possible to characterize the electromagnetic field in the wave propagation medium . The principle of time reversal then makes it possible to send back to its source a wave which has been emitted in the medium. This method is particularly practical in the sense that the antenna can communicate with the transmitting sources located at the focal points obtained by time reversal.
  • Figure 4 schematically illustrates the recording phase prior to time reversal and which is used in step 1.
  • a source located inside a cavity emits waves through a non-dissipative medium. The propagation of the waves is disturbed by the zones of heterogeneity present in the medium.
  • Transducers placed on the edge, all around the cavity, record the incident signals.
  • the RFID tags are placed at known locations of the engine. This mapping makes it possible to build a correspondence table between a received signal and the transmitter tag, shown schematically in Figure 5.
  • step 2 a correspondence is established between the known position of the equipment and the electromagnetic identification characteristics of the radio tags with which they are provided.
  • This step 2 consists in producing a data table which associates the characteristics of the responses of the signals emitted from a known position of the radio tags, with the identifiers of the radio tags and with the corresponding equipment.
  • Figure 6 shows an example of such a data table.
  • FIG. 7 shows the flowchart for creating the reference lookup table.
  • equipment fitted with RFID tags is installed in a turbomachine 2.
  • the electromagnetic field of the turbomachine 2 is mapped, with the nacelle 1 closed.
  • step 2 which follows, the correspondence is made between the known position of the equipment and the electromagnetic characteristics of the corresponding radio tags.
  • the flowchart ends with the creation of a reference lookup table.
  • the correspondence table makes it possible to optimize the inventory of equipment, because the process makes it possible to highlight an unreported replacement of equipment. For example, if the equipment El equipped with an RFID radio tag 20 is replaced by another equipment equipped with another RFID radio tag 23, the latter (RFID 23) will emit a signal having the same characteristics as the RFID radio tag 20, provided that the two radio tags are at the same point of focus.
  • the central unit 4 verifies the closing of the nacelle and the stopping of the turbomachine 2.
  • the central unit 4 uses a proximity sensor (not shown), preferably without physical contact, using acoustic, light, infrared or radio waves, making it possible to check that the covers of the carrycot are securely closed and locked together.
  • the sensor is configured to communicate to the radio-identification reader 8, the opening/closing state of the nacelle.
  • one or more reference radio tags are available, intended to remain permanently on the turbine engine 2.
  • the radio-identification reader 8 knows the identifiers and the characteristics of the signals of these radio tags raised when the platform is closed. Before each inventory, the radio-identification reader 8 makes a read request only to these radio-tags. If the signal emitted by these radio tags does not correspond to the characteristics of the signals recorded with the nacelle closed, the nacelle is considered to be open. Conversely, if the incident signals correspond to the signals recorded with the nacelle closed, the method proceeds to the next step 4.
  • the stopping of the turbomachine 2 is checked by the radio-identification reader 8 using a vibration sensor of the piezoelectric type by comparing the measured value with a predetermined threshold value.
  • Step 4 makes it possible to carry out the inventory of the equipment of the turbomachine 2 by focusing by time reversal the waves recorded in step 1.
  • This step consists in transmitting the signal identified in step 1, by performing a time reversal, to return a signal in the direction of the corresponding radio tag.
  • the time reversal process makes it possible to return the inverted signal to its source, even if its position of origin is not known.
  • Step 2 thus makes it possible to identify the position of the source.
  • Step 4 has the advantage of sending radio frequency waves only in the direction of the LRU equipment that one wishes to inventory, which makes it possible to reduce the radiated power or to improve the detection of radio tags, for equal radiated power. Apart from energy savings, step 4 notably makes it possible to reduce the time required for the inventory because the process limits the inventory to the equipment concerned.
  • Figure 8 schematically illustrates the re-emission phase by time reversal used in step 4.
  • the waves thus emitted propagate through the medium and focus, in fine, at the location of the initial source.
  • FIG. 9 schematically illustrates a first signal SI recorded in step 1 and a second signal S2 which is obtained in step 4, by temporally reversing the signal SI.
  • Figure 10 illustrates a flowchart of an inventory request with time reversal focus. Upon receipt of a request for carrying out an inventory, the method performs step 3 of verification of the closure of the nacelle 1.
  • step 4 If the means for detecting the closure of the nacelle 1 indicate that the nacelle 1 is closed, the method goes to step 4 of carrying out an inventory by focusing the waves after the correspondence table.
  • step 4 if the time-returned signal does not detect a radio tag, it is considered that the radio tag is missing and the radio-identification reader 8 displays an alert message.
  • step 4 if the radio tag detected does not correspond to the correspondence table, it is considered that the equipment has been replaced by another equipment and the radio-identification reader 8 displays an alert message.
  • step 4 if the radio tag detected corresponds to the correspondence table, it is considered that the corresponding equipment is correctly installed in the turbomachine 2.
  • an inventory is carried out without focusing by time reversal, in order to detect any non-signaled equipment, present in the configuration of the turbomachine 2.
  • the radio-tags of the non-signaled equipment emit signals having characteristics that can be compared with those of the signals listed in the correspondence table in order to estimate the location of the non-listed radio tags.
  • the inventory without focusing by time reversal also makes it possible to detect anomalies or omissions in the change of radio-tags.
  • FIG. 11 illustrates a flowchart of an inventory request without focusing by time reversal. If no radio tag is detected, during step 5 of carrying out an inventory without focusing by time reversal, it is considered that there is no anomaly. In the event that a known radio tag is detected but which is not supposed to be present in the turbine engine 2, it is considered that there is an anomaly and the radio-identification reader 8 displays an alert message . In the case where an unknown radio tag is detected, its position in the turbine engine 2 is estimated, by comparing the characteristics of its electromagnetic signal and those of the similar signals of the correspondence table and the radio-identification reader 8 displays an alert message concerning the estimated position of the unknown radio tag.
  • the inventorying process 10 also makes it possible to make reliable the exploitation of the performance information of the equipment which is stored in the memory of the corresponding radio tags, by guaranteeing that the data captured remotely by the radio-identification reader 8 are indeed those of the equipment considered.

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Abstract

Ce procédé de gestion d'équipements installés dans une nacelle (1) de turbomachine (2), les équipements étant munis de radio-étiquettes et la turbomachine (2) étant équipée d'un lecteur de radio-identification (8) et d'au moins deux antennes (3) de retournement temporel, comprend les étapes suivantes : - cartographie du champ électromagnétique à l'intérieur de la nacelle (1) fermée - mise en correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques de leurs radio-étiquettes respectives - réalisation d'un inventaire en focalisant des ondes par retournement temporel

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de gestion d’équipements de turbomachine par lecteur embarqué de type radio-identification
Domaine technique
L’ invention se situe dans le domaine de la maintenance, en particulier des aéronefs et, plus précisément, dans le domaine du suivi des pièces montées dans une turbomachine.
Elle concerne plus particulièrement un procédé et un système de contrôle de pièces permettant l’inventaire des pièces et équipements qui peuvent être remplacés sur site, connus également par l’ acronyme anglo- saxon LRU (Line Replaceable Unit).
Techniques antérieures
Les compagnies aériennes ont l’ obligation réglementaire de maîtriser la configuration des moteurs des aéronefs qu’ ils exploitent, ainsi que leur maintenance.
La mise à jour des documents relatifs aux pièces montées sur le moteur est manuelle et réalisée par plusieurs opérateurs de maintenance indépendants. Le renseignement du remplacement d’un équipement dans le livret du moteur peut être effectif après un délai de plusieurs j ours.
Lorsque des visites de maintenance sont programmées en atelier, il est habituel d’ observer, lors d’une phase d’ inventaire préalable, que des équipements de la turbomachine ou de la nacelle ont été retirées du moteur avant l’ arrivée en atelier et de constater que ces modifications n’ ont pas été inscrites dans le livret de maintenance.
Il est ainsi nécessaire de faire l’ inventaire des équipements réellement montés sur la turbomachine, de le comparer avec la liste des pièces communiquée et de remonter toutes les non-conformités. Une solution connue pour effectuer des inventaires utilise la radio-identification ou RFID en acronyme anglo-saxon pour « radio frequency identification » .
Dans le cadre des inventaires, la technologie RFID permet d’ identifier environ une centaine d’ articles par seconde, sans avoir à les localiser et à les sélectionner individuellement, contrairement à la technologie du code-barre (unidimensionnel ou bidimensionnel) .
L’ inventaire par RFID nécessite toutefois de s’ assurer que l’ ensemble des radio-étiquettes ayant répondu appartiennent aux articles dont on souhaite faire l’ inventaire.
Pour localiser des radio-étiquettes, on utilise généralement des balises, constituées par des radio-étiquettes ayant une position connue, à partir desquelles on estime la position des autres radio-étiquettes par triangulation, trilatération ou multilatération. Néanmoins, ces méthodes de localisation ne sont pas adaptées à la localisation en trois dimensions dans un espace confiné tel qu’une turbomachine, qui présente un milieu hétérogène et des conditions de propagation des ondes en multi-trajets.
Lorsque l’ on réalise un inventaire des équipements ou pièces du moteur par RFID, on souhaite filtrer les éléments à inventorier et écarter les éléments qui ne doivent pas être compris dans l’inventaire. Pour y parvenir, on utilise les données stockées dans la mémoire des radio- étiquettes. Classiquement les radio-étiquettes ont une mémoire segmentée en quatre blocs logiques représentés schématiquement dans la figure 1 , à savoir : le bloc M00 qui est réservé aux données de sécurité, le bloc MO I appelé « EPC » pour « electronic product code » en anglais qui contient un identifiant unique, le bloc M 10 appelé « TID » pour « tag identifier » en vocable anglo-saxon, qui est protégé en écriture et qui contient des données sur le fabricant de la radio- étiquette (fabricant, modèle, numéro de série), le bloc M i l correspondant à la zone mémoire utilisateur ou « USER » en anglais.
On peut filtrer les radio-étiquettes en fonction des informations inscrites dans un des blocs mémoire « EPC », « TID » ou « USER » .
Par exemple, si l’ on souhaite identifier uniquement les radio- étiquettes du « Moteur 102 » il faut qu’un des blocs mémoire « EPC », « TID » ou « USER » contienne l’ information « Moteur 102 », afin de conserver uniquement les étiquettes inventoriées du moteur identifié.
Lorsque l’ équipement est amené à être monté sur un autre moteur, il faudra s’ assurer que cette information est bien mise à jour dans la zone mémoire correspondante. Ce n’ est pas possible pour le bloc « TID », protégé en écriture, mais reste envisageable pour les deux autres blocs mémoire, avec une préférence pour le bloc « USER » dont la taille est plus grande.
Toutefois, ces méthodes connues nécessitent d’ avoir une maîtrise parfaite des informations préalablement inscrites dans la zone mémoire des radio-étiquettes et de mettre à jour sans erreur ces informations. Les opérations de maintenance réalisées rapidement sur le site d’ opération (ou « sous aile » dans le jargon) ou en atelier par des prestataires n’ offrent pas une sécurité suffisante quant à la robustesse demandée des mises à jour à effectuer.
De plus, la lecture du bloc « USER » nécessite au préalable la lecture du bloc « EPC » afin de permettre l’ identification de la radio- étiquette. Cette lecture supplémentaire augmente la durée de l’ inventaire, d’ autant plus lorsqu’il est nécessaire de communiquer individuellement avec chacune des radio-étiquettes à inventorier.
Exposé de l’invention
Au vu de ce qui précède, l’ invention a pour objectif de pallier les inconvénients précités et de fiabiliser l’identification par radio- étiquette.
L’ invention a pour objet un procédé de gestion d’ équipements installés dans une nacelle de turbomachine, les équipements étant munis de radio-étiquettes et la turbomachine étant équipée d’un lecteur de radio-identification et d’ au moins deux antennes de retournement temporel.
Le procédé est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : cartographie du champ électromagnétique à l’ intérieur de la nacelle fermée ; mise en correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques de leurs radio-étiquettes respectives ; et réalisation d’un inventaire en focalisant des ondes par retournement temporel.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de détection de la fermeture de la nacelle.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de réalisation d’un inventaire sans focalisation des ondes par retournement temporel.
De préférence, chaque équipement est muni d’une seule radio- étiquette.
De préférence, le lecteur de radio-identification a une puissance maximale de 4W.
Avantageusement, le lecteur de radio-identification permet de configurer les antennes de retournement temporel.
Avantageusement, le lecteur de radio-identification est muni de moyens de calcul et contrôle pilotés par une intelligence embarquée de type algorithmique ou intelligence artificielle.
De préférence, les fentes d’ aération présentes dans la nacelle ont des dimensions inférieures au quart de la longueur d’ onde utilisée par le lecteur de radio-identification.
Avantageusement, la nacelle est munie d’un dispositif permettant de détecter si la nacelle est ouverte ou fermée et configuré pour communiquer avec le lecteur de radio-identification.
De préférence, les radio-étiquettes sont passives et alimentées par ondes radio générées par le lecteur de radio-identification dans la bande de fréquences UHF (860 à 960 MHz) .
Selon un autre aspect, l’ invention a pour objet un système de gestion d’ équipements installés dans une nacelle d’une turbomachine, les équipements étant munis de radio-étiquettes et la turbomachine étant équipée d’un lecteur de radio-identification et d’ au moins deux antennes de retournement temporel.
Le système de gestion est caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de cartographie du champ électromagnétique à l’ intérieur de la nacelle fermée, des moyens de correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques de leurs radio-étiquettes respectives, et des moyens de réalisation d’un inventaire en focalisant des ondes par retournement temporel.
Avantageusement, le système de gestion comprend des moyens de détection de la fermeture de la nacelle.
Avantageusement, le système de gestion comprend des moyens de réalisation d’un inventaire sans focalisation des ondes par retournement temporel.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet une turbomachine comportant des équipements munis de radio-étiquettes et équipée d’un lecteur de radio-identification et d’ au moins deux antennes de retournement temporel, caractérisée en ce qu’ elle comprend un système de gestion tel que défini ci-dessus .
L’ invention a encore pour objet un aéronef comprenant une turbomachine telle que définie ci-dessus.
Brève description des dessins
D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] , dont il a déjà été fait mention, représente de manière schématique la segmentation classique de la mémoire des radio- étiquettes ;
[Fig 2] illustre schématiquement une vue en coupe d’une nacelle de turbomachine d’ aéronef ;
[Fig 3] représente un organigramme d’un procédé d’ inventorisation selon l’ invention ;
[Fig 4] illustre schématiquement la phase d’ enregistrement du procédé de retournement temporel ;
[Fig 5] représente schématiquement une table de correspondance entre un signal reçu et l’ étiquette émettrice ;
[Fig 6] représente schématiquement une table de correspondance obtenue en fin de l’ étape 2 selon l’ invention ; [Fig 7] représente l’ organigramme de création de la table de correspondance de référence selon l’ invention ;
[Fig 8] illustre schématiquement la phase de ré-émission du procédé de retournement temporel ;
[Fig 9] illustre schématiquement les caractéristiques d’un premier signal S I quelconque et celles d’un deuxième signal S2 qui est retourné temporellement par rapport au premier ;
[Fig 10] illustre un organigramme d’une demande d’ inventaire avec focalisation par retournement temporel selon l’invention ; et
[Fig 1 1 ] illustre un organigramme d’une demande d’ inventaire sans focalisation par retournement temporel, selon l’invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
Sur la figure 2 on a représenté schématiquement une vue en coupe d’une nacelle 1 de turbomachine 2 d’ aéronef, qui comprend deux antennes 3 à retournement temporel reliées à une unité centrale 4.
Le retournement temporel est une technique permettant de focaliser spatialement et temporellement une onde à partir du signal reçu en différents points du milieu. Cette technique est applicable à tout type d’ onde quelle que soit sa bande de fréquence, autrement dit elle est utilisable pour des ondes radio dans la plage de fréquences « ultra haute fréquence » ou UHF, situées entre 860 et 930 MHz.
Il est à noter que la technique de retournement temporel fonctionne d’ autant mieux dans un milieu clos réverbérant, dans lequel les ondes réfléchissent et se diffusent en de multiples trajets.
A l’intérieur de la nacelle, on a représenté des équipements montés sur la turbomachine 2, tels que E l , E2 ou E3 munis chacun d’une radio-étiquette individuelle.
L’unité centrale 4 comprend des moyens de calcul 5, des moyens de mesure 6 et des moyens de contrôle 7. L’unité centrale 4 est reliée également à un lecteur de radio-identification 8. On va maintenant décrire en référence à la figure 3 un procédé d’ inventorisation 10 permettant de réaliser l’inventaire des équipements montés sur une turbomachine 2.
Un tel procédé est notamment mis en œuvre par l’unité centrale 4.
Le procédé 10 débute par une étape 1 au cours de laquelle l’unité centrale 4 effectue une cartographie du champ électromagnétique à l’ intérieur de la nacelle 1 de la turbomachine 2.
La cartographie consiste à enregistrer la réponse d’un signal radio à différentes positions de la turbomachine 2 à l’ aide des antennes 3 et du lecteur de radio-identification 8. Ce procédé permet de caractériser le champ électromagnétique dans le milieu de propagation des ondes. Le principe du retournement temporel permet alors de renvoyer vers sa source une onde qui a été émise dans le milieu. Cette méthode est particulièrement pratique dans le sens où l’ antenne peut communiquer avec les sources émettrices situées aux points de focalisation obtenus par retournement temporel.
La figure 4 illustre schématiquement la phase d’ enregistrement préalable au retournement temporel et qui est utilisée dans l’ étape 1. Une source située à l’ intérieur d’une cavité émet des ondes à travers un milieu non dissipatif. La propagation des ondes est perturbée par les zones d’hétérogénéité présentes dans le milieu. Des transducteurs placés sur le bord, tout autour de la cavité, enregistrent les signaux incidents.
Avec au moins deux antennes 3 et plusieurs radio-étiquettes, on peut cartographier les réponses des signaux émis à différentes positions non connues de la turbomachine.
Dans le cas du procédé d’ inventorisation 10, les radio-étiquettes sont disposées à des endroits connus du moteur. Cette cartographie permet de bâtir une table de correspondance entre un signal reçu et l’ étiquette émettrice, représentée schématiquement dans la figure 5.
Lors de l’ étape 2 suivante, on établit une correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques d’ identification des radio-étiquettes dont ils sont munis. Cette étape 2 consiste à élaborer une table de données qui associe les caractéristiques des réponses des signaux émis depuis une position connue des radio-étiquettes, aux identifiants des radio-étiquettes et aux équipements correspondants. La figure 6 montre un exemple d’une table de données de ce type.
La figure 7 présente l’ organigramme de création de la table de correspondance de référence. Au cours d’une étape préalable, des équipements munis de radio-étiquettes sont installés dans une turbomachine 2. A l’ étape 1 suivante, on cartographie le champ électromagnétique de la turbomachine 2, avec la nacelle 1 fermée. Lors de l’ étape 2 qui suit, on effectue la correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques des radio-étiquettes correspondantes. L’ organigramme se termine avec la création d’une table de correspondance de référence.
La table de correspondance permet d’ optimiser l’ inventaire des équipements, car le procédé permet de mettre un évidence un remplacement non signalé d’ équipement. Par exemple, si l’ équipement El muni d’une radio-étiquette RFID 20 est remplacé par un autre équipement muni d’une autre radio-étiquette RFID 23, cette dernière (RFID 23) va émettre un signal ayant les mêmes caractéristiques que la radio-étiquette RFID 20, à condition que les deux radio-étiquettes se trouvent au même point de focalisation.
Fors de l’ étape 3 suivante, l’unité centrale 4 vérifie la fermeture de la nacelle et l’ arrêt de la turbomachine 2.
Dans une variante de réalisation, l’unité centrale 4 utilise un capteur (non représenté) de proximité, de préférence sans contact physique, à l’ aide d’ ondes acoustiques, lumineuses, infrarouges ou radioélectriques, permettant de vérifier que les capots de la nacelle sont bien fermés et verrouillés ensemble. Ee capteur est configuré pour communiquer au lecteur de radio-identification 8, l’ état d’ ouverture / fermeture de la nacelle.
Dans une autre variante de réalisation, on dispose une ou plusieurs radio-étiquettes de référence, destinées à rester à demeure sur la turbomachine 2. Ee lecteur de radio-identification 8 connaît les identifiants et les caractéristiques des signaux de ces radio-étiquettes relevés lorsque la nacelle est fermée. Avant chaque inventaire, le lecteur de radio-identification 8 fait une requête de lecture uniquement vers ces radio-étiquettes. Si le signal émis par ces radio-étiquettes ne correspond pas aux caractéristiques des signaux relevés avec la nacelle fermée, on considère que la nacelle est ouverte. Réciproquement, si les signaux incidents correspondent aux signaux relevés avec la nacelle fermée, le procédé passe à l’ étape 4 suivante.
L’ arrêt de la turbomachine 2 est vérifié par le lecteur de radio- identification 8 à l’ aide d’un capteur de vibration de type piézoélectrique en comparant la valeur mesurée à une valeur seuil prédéterminée.
L’ étape 4 permet de réaliser l’ inventaire des équipements de la turbomachine 2 en focalisant par retournement temporel les ondes enregistrées à l’ étape 1. Cette étape consiste à émettre le signal identifié en étape 1 , en effectuant un retournement temporel, pour renvoyer un signal dans la direction de la radio-étiquette correspondante. Le procédé de retournement temporel permet de renvoyer le signal inversé à sa source, même si l’ on ne connaît pas sa position de provenance. L’ étape 2 permet ainsi d’identifier la position de la source.
L’ étape 4 a pour avantage d’envoyer des ondes radiofréquences uniquement en direction des équipements LRU que l’ on souhaite inventorier, ce qui permet de réduire la puissance rayonnée ou d’ améliorer la détection des radio-étiquettes, à puissance rayonnée égale. En dehors des gains d’ énergie, l’ étape 4 permet notamment de diminuer le temps nécessaire de l’ inventaire car le procédé limite l’ inventaire aux équipements concernés.
La figure 8 illustre schématiquement la phase de ré-émission par retournement temporel utilisée dans l’ étape 4. Les transducteurs placés sur le bord, tout autour de la cavité, émettent les signaux incidents enregistrés à l’ étape 1 en les inversant temporellement. Les ondes ainsi émises se propagent à travers le milieu et focalisent, in fine, à l’ endroit de la source initiale.
La figure 9 illustre schématiquement un premier signal S I enregistré à l’ étape 1 et un second signal S2 qui est obtenu à l’ étape 4, en retournant temporellement le signal S I . La figure 10 illustre un organigramme d’une demande d’ inventaire avec focalisation par retournement temporel. Lors de la réception d’une demande de réalisation d’inventaire, le procédé effectue l’ étape 3 de vérification de la fermeture de la nacelle 1.
Si les moyens de détection de la fermeture de la nacelle 1 indiquent que la nacelle 1 est ouverte, la demande d’inventaire est mise en attente.
Si les moyens de détection de la fermeture de la nacelle 1 indiquent que la nacelle 1 est fermée, le procédé passe à l’ étape 4 de réalisation d’ inventaire en focalisant les ondes après la table de correspondance.
Lors de l’ étape 4, si le signal retourné temporellement ne détecte pas de radio-étiquette, on considère que la radio-étiquette est manquante et le lecteur de radio-identification 8 affiche un message d’ alerte.
Lors de l’ étape 4, si la radio-étiquette détectée ne correspond pas à la table de correspondance, on considère que l’ équipement a été remplacé par un autre équipement et le lecteur de radio-identification 8 affiche un message d’ alerte.
Lors de l’ étape 4, si la radio-étiquette détectée correspond à la table de correspondance, on considère que l’ équipement correspondant est correctement installé dans la turbomachine 2.
Lors de l’ étape 5 suivante, on réalise un inventaire sans faire de focalisation par retournement temporel, afin de détecter d’ éventuels équipements non-signalés, présents dans la configuration de la turbomachine 2. Les radio-étiquettes des équipements non-signalés émettent des signaux ayant des caractéristiques pouvant être comparées avec celles des signaux répertoriés dans la table de correspondance afin d’estimer la localisation des radio-étiquettes non-répertoriées. L’inventaire sans focalisation par retournement temporel permet également de détecter des anomalies ou des oublis dans le changement des radio-étiquettes.
La figure 1 1 illustre un organigramme d’une demande d’ inventaire sans focalisation par retournement temporel. Si aucune radio-étiquette n’ est détectée, au cours de l’ étape 5 de réalisation d’ inventaire sans focalisation par retournement temporel, on considère qu’ il n’y a pas d’ anomalie. Dans le cas où l’ on détecte une radio- étiquette connue mais qui n’est pas censée être présente dans la turbomachine 2, on considère qu’il y a une anomalie et le lecteur de radio-identification 8 affiche un message d’ alerte. Dans le cas où l’ on détecte une radio-étiquette inconnue, on estime sa position dans la turbomachine 2, en comparant les caractéristiques de son signal électromagnétique et celles des signaux similaires de la table de correspondance et le lecteur de radio-identification 8 affiche un message d’ alerte concernant la position estimée de la radio-étiquette inconnue. Le procédé d’ inventorisation 10 permet également de fiabiliser l’exploitation des informations de performance des équipements qui sont stockées dans la mémoire des radio-étiquettes correspondantes, en garantissant que les données capturées à distance par le lecteur de radio- identification 8 sont bien celles de l’ équipement considéré.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion d’équipements installés dans une nacelle ( 1 ) de turbomachine (2), les équipements étant munis de radio-étiquettes et la turbomachine (2) étant équipée d’un lecteur de radio-identification (8) et d’ au moins deux antennes (3) de retournement temporel, caractérisé en ce qu’ il comprend les étapes suivantes : cartographie du champ électromagnétique à l’ intérieur de la nacelle ( 1 ) fermée mise en correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques de leurs radio-étiquettes respectives réalisation d’un inventaire en focalisant des ondes par retournement temporel.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape de détection de la fermeture de la nacelle ( 1 ) .
3. Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape de réalisation d’un inventaire sans focalisation des ondes par retournement temporel.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque équipement est muni d’une seule radio-étiquette.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le lecteur de radio-identification (8) a une puissance maximale de 4W.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le lecteur de radio-identification (8) permet de configurer les antennes (3) de retournement temporel.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le lecteur de radio-identification (8) est muni de moyens de calcul et contrôle pilotés par une intelligence embarquée de type algorithmique ou intelligence artificielle.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les fentes d’ aération présentes dans la nacelle ( 1 ) ont des dimensions inférieures au quart de la longueur d’ onde utilisée par le lecteur de radio-identification (8) .
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la nacelle ( 1 ) est munie d’un dispositif permettant de détecter si la nacelle ( 1 ) est ouverte ou fermée et configuré pour communiquer avec le lecteur de radio-identification (8) .
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les radio-étiquettes sont passives et alimentées par ondes radio générées par le lecteur de radio-identification (8) dans la bande de fréquences UHF (860 à 960 MHz) .
1 1. Système de gestion d’ équipements installés dans une nacelle ( 1 ) d’ une turbomachine (2), les équipements étant munis de radio- étiquettes et la turbomachine (2) étant équipée d’un lecteur de radio- identification (8) et d’ au moins deux antennes (3) de retournement temporel, caractérisé en ce qu’il comprend : des moyens de cartographie du champ électromagnétique à l’intérieur de la nacelle ( 1 ) fermée ; des moyens de correspondance entre la position connue des équipements et les caractéristiques électromagnétiques de leurs radio-étiquettes respectives ; des moyens de réalisation d’un inventaire en focalisant des ondes par retournement temporel.
12. Système selon la revendication 1 1 , comprenant des moyens de détection de la fermeture de la nacelle ( 1 ) .
13. Système selon la revendication 1 1 , comprenant des moyens de réalisation d’un inventaire sans focalisation des ondes par retournement temporel.
14. Turbomachine (2) comportant des équipements munis de radio-étiquettes et équipée d’un lecteur de radio-identification (8) et d’ au moins deux antennes (3) de retournement temporel, caractérisée en ce qu’ elle comprend un système de gestion selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 13.
15. Aéronef comprenant une turbomachine (2) selon la revendication 14.
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