Brevet FR2465879A1 — publié le 19810327

Installation à régulateur hydromécanique de débit de carburant pour moteur à turbine à gaz comportant un circuit d'avance de phase La présente invention se rapporte à une installation pour moteur à turbine à gaz du type comportant un dispositif hydromécanique de commande du débit de carburant pour le réglage de la vitesse et une soupape commandée électriquement, montée en série avec ce dispositif de commande et ayant pour rôle de limiter la vitesse du moteur. Avec une telle installation, lorsque le dispositif hydromécanique de commande de débit reçoit un signal de commande, par exemple de la part du levier du pilote pour demander une vitesse supérieure à la limite autorisée à l'altitude à laquelle se trouve à l'instant considéré l'avion dans lequel le moteur est installé, celui-ci s'emballe jusqu'à ce qu'il ait atteint la vitesse limite, puis la soupape commandée électriquement commence à se fermer. Toutefois, le dispositif hydromécanique de commande de débit de carburant commence à s'ouvrir pour essayer d'entrenir la vitesse et la fermeture de cette soupape commandée électriquement est sans aucun effet jusqu'à ce que ce dispositif hydromécanique de commande de débit ait atteint la fin de sa course. En raison de ce retard, la vitesse du moteur peut continuer d'augmenter et si l'état d'emballement persiste ou se produit en raison d'un fonctionnement défectueux, il peut en résulter des dégâts. On peut remédier partiellement à un tel inconvénient en installant un circuit de compensation d'avance de phase dans le circuit de commande de la soupape commandée électriquement, mais l'importance de l'avance de phase que l'on peut provoquer se trouve limitée par des considérations de stabilité, étant donné qu'une avance de phase trop grande aurait pour conséquence de provoquer des oscillations dans l'installation. L'invention a pour objet une installation du type défini ci-dessus, comprenant un circuit de commande de ladite soupape commandée électriquement, ce circuit comprenant un circuit de compensation d'avance de phase destiné à avancer la phase des signaux qui parviennent à ce circuit de commande en provenance d'un transducteur de vitesse du moteur et un amplificateur à amplification non linéaire caractérisée par le fait que son facteur d'amplification augmente de façon importante lorsque le signal qui lui parvient et qui représente l'erreur entre le signal de vitesse compensé en phase et un signal limite dépasse une valeur donnée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins, La Figure 1 représente, de façon schématique, l'installation de réglage selon l'invention; et La Figure 2 représente un ensemble de courbes destinées à montrer l'effet assuré par cette installation. L'installation, telle que représentée sur la Figure 1, comprend un dispositif hydromécanique 10 de commande du débit de carburant pour le réglage de la vitesse, ce dispositif de commande étant du type décrit dans le brevet britannique N' 1.465.477. La référence 3 désigne une pompe de puissance, la référence 4, une soupape de trop-plein, et la flèche F1 des brûleurs. Ce dispositif de commande 10 est alimenté par un organe mécanique 1 fournissant un signal de vitesse provenant du moteur à régler et par un organe mécanique 2 relié à un levier de commande du pilote, ce dispositif de commande 10 ayant pour rôle d'assurer l'équilibre entre les signaux fournis par ces deux organes 1 et 2, en faisant varier le débit du carburant qui alimente le moteur. Un papillon d'étranglement 11 est monté en série avec ce dispositif de commande 10 et il est réglé par un moteur-couple 12, ce papillon et ce moteur étant décrits dans le brevet que l'on vient de citer. Ce moteur-couple 12 est commandé par un circuit électronique et il a pour rôle de limiter la vitesse du moteur à régler, en diminuant le débit en carburant sous l'action de la soupape il lorsque ce moteur à régler a atteint une vitesse donnée. Dans l'exemple considéré, ce moteur à régler comporte deux rotors, et les signaux électriques NL et NH représentant les vitesses de ces deux rotors alimentent le circuit. Ce dernier comprend, en fait, deux circuits 13 et 14 de compensation d'avance de phase, de type connu, par l'intermédiaire desquels les signaux NL et NH alimentent respectivement deux amplificateurs d'erreurs 15 et 16. Chacun de ces amplificateurs d'erreurs reçoit, en outre, un signal de données (respectivement flèches F et F3), de telle sorte qu'à l'état stable le signal émis par chacun des amplificateurs 15 et 16 est proportionnel à l'erreur entre la vitesse réelle du rotor et la vitesse limite représentée par le signal de données. Le circuit comporte également deux circuits doubles amplificateurs de gain 17 et 18 branchés respectivement sur la sortie de l'amplificateur d'erreurs 15 et sur la sortie de l'amplificateur d'erreurs 16. Chacun de ces circuits 17 et 18 possède un gain relativement faible, chaque fois que le signal d'erreur est le signe positif ou a une faible valeur absolue avec le signe négatif. Mais si, son signe étant négatif, le signal d'erreur a une valeur absolue supérieure à une valeur de seuil, le gain de chacun des amplificateurs 17 et 18 augmente nettement. Les signaux émis par les amplificateurs 17 et 18 se combinent, par l'intermédiaire d'une porte 19 "à gain faible", qui reçoit un autre signal (flèche F4) en provenance d'un circuit de limitation de température qui ne fait pas partie de l'invention. La sortie de cette porte 19 "à gain faible" est raccordée à une entrée d'une porte "à gain élevé", dont la sortie est branchée à un circuit proportionnel-intégral constitué par un intégrateur 21, un amplificateur linéaire 22 et un circuit additionnaire 23. La sortie de ce circuit additionnaire 23 alimente le moteur-couple 12 (par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance, non représenté). Un circuit de retenue 24 est branché sur la sortie de ce circuit totalisateur ainsi qu'à l'entrée de remise à zéro de l'intégrateur 21 de manière à maintenir le signal de sortie de celui-ci dans le cas o le signal émis par le circuit totalisateur est négatif. L'entrée d'un différentiateur 25 est branchée sur la sortie du circuit totalisateur 23, tandis que sa sortie est raccordée à l'une des entrées d'un amplificateur d'erreurs 26, dont l'autre entrée est raccordée à une tension de référence (VREF) et dont la sortie est branchée sur une entrée de la porte 20 "à gain élevé". Lorsque chacun des rotors a une vitesse inférieure à sa valeur limite correspondante, les signaux émis par les deux amplificateurs d'erreurs sont positifs, de telle sorte que le signal émis par la porte 19 est un signal positif et atteint la porte 20, le signal fourni par l'amplificateur 26 étant négatif dans ces conditions. Le signal émis par le circuit proportionnel-intégral est négatif, de sorte que le circuit de retenue 24 empêche effectivement l'intégration du signal d'erreurs. Si le pilote vient alors à agir sur son levier de commande en l'amenant à une position correspondant à une vitesse demandée supérieure à l'une des limites, le moteur s'accélère jusqu'à ce que l'un des amplificateurs 15 et 16 ait émis un signal négatif. Cela se produit un peu avant que la vitesse réelle n'ait dépassé la valeur limite, en raison de l'action du circuit de compensation d'avance de phase. Ce signal négatif atteint les portes 19 et 20 et il provoque une augmentation de l'intensité du courant du moteur- couple. Toutefois, comme signalé plus haut, le début de la fermeture de la soupape 11 est sans aucun effet sur le moteur à régler, étant donné que le dispositif de commande 10 s'ouvre simplement pour permettre l'arrivée d'une plus grande quantité de carburant. Mais, lorsque le signal qui alimente chacun des amplificateurs 17 et 18 dépasse la valeur de seuil signalée plus haut, et que le gain de chaque amplificateur devient relativement élevé, l'intensité du courant du moteur-couple augmente très rapidement, et le dépassement de la vitesse est très faible. Sur la Figure 2, o le temps est porté en abscisses, la partie supérieure représente les variations de la vitesse du moteur en fonction du temps t, et le graphique inférieur représente les variations de l'intensité du courant du moteur-couple également en fonction du temps t. La courbe A de la Figure 2 montre l'effet du réglage sans aucune limitation de vitesse, tandis que les courbes B représentent les variations du réglage sans compensation de l'avance de phase ou sans amplification de l'erreur de gain. Comme on le voit, l'intensité du courant du moteur-couple ne prend naissance que lentement après que la limite de vitesse a été franchie, ce qui permet un dépassement de vitesse considérable. Les courbes C représentent les résultats assurés par le circuit décrit plus haut, dans lequel la combinaison de la compensation d'avance de phase et l'amplification double de l'erreur de gain assure une limitation rapide de la vitesse, sans dépassement et sans provoquer aucune instabilité due à des oscillations. Le différentiateur 25 et l'amplificateur d'erreurs 26 ont pour rôle de limiter la vitesse de diminution de l'intensité du courant du moteur-couple lorsque l'on diminue la puissance du moteur à régler. Cela empêche ce moteur de caler dans le passage entre le fonctionnement de cet ensemble limiteur et le retour à la commande hydromécanique normale. REVENDICATION Installation pour moteur à turbine à gaz du type comportant un dispositif hydromécanique de commande du débit de carburant pour le réglage de la vitesse et une soupape commandée électriquement, montée en série avec ce dispositif de commande et ayant pour rôle de limiter la vitesse du moteur, comprenant un circuit de commande de ladite soupape 11 commandée électriquement, ce circuit comprenant un circuit (13 ou 14) de compensation d'avance de phase destiné à avancer la phase des signaux qui parviennent à ce circuit de commande en provenance d'un transducteur de vitesse du moteur et un amplificateur (11 ou 15) à amplification non linéaire caractérisée par le fait que son facteur d'amplification augmente de façon importante lorsque le signal qui lui parvient et qui représente l'erreur entre le signal de vitesse compensé en phase et un signal limite dépasse une valeur donnée.