Brevet FR2936332A1 — publié le 20100326

La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance des joints d'une nacelle de turboréacteur. De façon conventionnelle, le fonctionnement d'une nacelle peut être contrôlé par des systèmes de diagnostic embarqués sur des calculateurs de contrôle, éventuellement connectés à des actionneurs et capteurs. Ces systèmes de diagnostic mettent en oeuvre divers procédés de contrôle de fonctionnement de la nacelle pour surveiller et notamment détecter les défaillances ou les pannes des éléments de la nacelle. Ils facilitent, par ailleurs, la maintenance de ces éléments par un 10 réparateur ou autre. Cependant, aucun procédé de contrôle actuel ne permet de détecter les éventuels dysfonctionnements de la nacelle engendrés par le mauvais état des joints d'étanchéité de cette dernière. II n'existe, en effet, aucune stratégie de diagnostic qui prévoit de 15 fournir des informations sur l'état des joints d'étanchéité de la nacelle et, ainsi, d'assurer leur surveillance et, par voie de conséquence, celle de la nacelle. A l'heure actuelle, le contrôle des joints d'étanchéité se fait de façon visuelle uniquement, ce qui pose un problème pour les joints non visibles ou pour des joints dont la dégradation peut entraîner une dégradation des 20 performances de la nacelle ou de ses fonctions stratégiques avant d'être détectée. Un objectif de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention propose un procédé de surveillance d'un joint placé entre deux éléments structuraux d'une nacelle de turboréacteur, l'un 25 desdits éléments étant un élément mobile apte à comprimer le joint, remarquable en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on détermine une grandeur caractéristique d'un vieillissement du joint et on délivre un message informatif préventif lorsque l'état de vieillissement du joint n'est pas acceptable. La présente invention offre l'avantage de prévenir et d'éviter les 30 futures défaillances et dysfonctionnements de la nacelle liés au mauvais état des joints d'étanchéité de cette dernière. Une telle invention offre la possibilité d'une maintenance préventive des joints simple à mettre en oeuvre, rapide et destinée à l'ensemble de joints installés dans la nacelle. 35 Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison techniquement possibles : - la grandeur caractéristique est la raideur du joint ; - le procédé comprend une étape dans laquelle on compare une mesure de la raideur du joint avec une valeur de raideur nominale de joint définie pour un joint de référence; - à l'issue de l'étape de comparaison, on définit une valeur de dispersion de la raideur que l'on compare à un intervalle d'acceptation défini pour un état de vieillissement du joint acceptable et on délivre le message informatif préventif lorsque la valeur de dispersion sort de l'intervalle d'acceptation défini indiquant un état de vieillissement du joint non acceptable ; - la mesure de la raideur du joint est définie comme le quotient d'un effort de compression auquel est soumis le joint par une distance de compression du joint ; - le procédé comprend une étape de mesure de l'effort de compression appliqué au joint en fonction d'une grandeur caractéristique d'un couple produit par un ou plusieurs moteurs d'un système électrique contrôlant les déplacements de l'élément mobile pour comprimer le joint ; - le couple est défini comme le produit du courant électrique du ou des moteurs électriques par la constante électromagnétique du ou des moteurs électriques ; - le procédé comprend une étape dans laquelle on mesure la distance de compression du joint en déterminant l'écart entre une position de référence du joint avant d'être comprimé et celle de l'élément mobile après compression du joint. - on procède périodiquement tous les N cycles de compression à la détermination d'une grandeur caractéristique du vieillissement du joint. L'invention concerne, en outre, un système de surveillance d'un joint d'une nacelle de turboréacteur pour la mise en oeuvre du procédé précité comprenant un calculateur de contrôle remarquable en ce que le calculateur de contrôle comprend des moyens aptes à déterminer une grandeur caractéristique du vieillissement du joint. Elle concerne également une nacelle équipée d'un tel système de 35 surveillance. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, selon des modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un système de mise en oeuvre d'un procédé de surveillance d'un joint selon l'invention respectivement avant et après avoir comprimé le joint sous test; La figure 3 représente un diagramme des étapes successives d'un procédé de surveillance de joints selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, un procédé de surveillance selon l'invention vise à être mis en oeuvre pour réaliser une surveillance préventive des joints 10 équipant une nacelle. 15 Cette surveillance est destinée à être appliquée sur les joints 10 placés entre deux éléments structuraux 20 (l'un des deux seulement étant représenté sur les figures) d'une nacelle dont au moins l'un des deux éléments 20 est apte à être déplacé pour comprimer le joint 10 sous test tel qu'illustré sur la figure 2. 20 Le déplacement de l'élément mobile 20 est commandé, via une chaine cinématique d'actionnement particulière également utilisée pour la fonction primaire de déplacement de l'élément mobile 20, par un système électrique 40 adapté contrôlé par un calculateur 30. Dans un exemple non limitatif, l'élément mobile 20 se déplace 25 grâce à des glissières 60. Selon l'invention, le procédé de surveillance d'un joint 10 particulier repose sur la détermination d'une grandeur caractéristique du vieillissement de ce joint 10. De préférence, cette grandeur correspond à la raideur du joint 10 30 sous test dans la mesure où le vieillissement de ce dernier peut se traduire par une modification de sa raideur. Un diagramme montrant les différentes étapes du procédé de surveillance est illustré sur la figure 3. En premier lieu, le procédé comprend une première étape A dans 35 laquelle le calculateur 30 commande une consigne d'effort de compression externe Fcons à appliquer au joint 10 sous test pour le comprimer. 10 Cette étape de commande met en oeuvre le déplacement de l'élément mobile 20 vers le joint 10 pour le comprimer. A l'issue de l'étape A, le joint 10 est comprimé entre les deux éléments structuraux 20 de la nacelle. A l'étape suivante B, on procède à une mesure de la raideur Kjoint,mes associée au joint 10 sous test. On compare ensuite, à l'étape C, la valeur de la raideur Kjoint,mes mesurée avec une valeur d'une raideur de joint nominale Kjoint,nom préalablement mémorisée pour un joint de référence. La valeur de la raideur de joint nominale Kjoint,nom peut être tirée d'une loi de comportement établie pour un joint de référence et stockée dans des moyens de mémorisation du calculateur 30. Cette loi de comportement de la raideur d'un joint de référence peut prendre la forme d'une cartographie ou d'un profil préétablis en fonction de la 15 température et de la hauteur de compression. Cela n'impose pas de mesurer la température lors de la mesure de la raideur Kjoint,mes• A l'issue de l'étape C, on définit une valeur de dispersion A de la raideur du joint que l'on compare à un intervalle d'acceptation défini pour un 20 état de vieillissement du joint 10 sous test acceptable (étape Cl) et on délivre un message informatif préventif lorsque cette valeur de dispersion A sort de l'intervalle d'acceptation défini indiquant un état de vieillissement du joint 10 sous test non acceptable (étape D1). Cet état de vieillissement du joint 10 sous test non acceptable 25 pourrait entrainer des défaillances voire des pannes dans la nacelle si aucune maintenance n'était alors effectuée. Par conséquent, lorsque le calculateur 30 détecte une usure du joint 10 non acceptable, le message informatif délivré se traduit par une alarme de maintenance préventive indiquant que le joint 10 sous test devrait être 30 changé. Dans le cas contraire, aucun message informatif n'est envoyé (étape D2). Le joint 10 sous test est considéré en bon état et aucune maintenance ne sera alors prévue. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, la mesure de la 35 raideur Kjoint,mes du joint 10 sous test est définie selon la relation (1) suivante comme le quotient de l'effort de compression externe F auquel est soumis le joint 10 sous test par la distance de compression du joint 10 associée audit effort : Kjoint,mes= F/dx (1) Ainsi, préalablement à l'étape B, le procédé comprend les étapes Al et A3 qui, respectivement, visent à mesurer l'effort de compression externe Fmes réellement appliqué au joint 10 sous test par rapport à la consigne d'effort F. commandée par le calculateur 30 et la distance de compression dx du joint 10 soumis audit effort. Dans l'étape Al, l'effort de compression externe Fmes auquel est soumis le joint 10 sous test pour être comprimé est mesuré en fonction d'une grandeur caractéristique d'un couple C produit par le ou les moteurs électriques du système électrique 40 contrôlant le déplacement de l'élement mobile 20 lors de la compression. A l'étape A2, ce couple C peut être déterminé par la mesure du courant I du ou des moteurs électriques du système électrique 40. Plus précisément, il est défini selon la relation (2) suivante comme le produit entre le courant électrique I du ou des moteurs électriques par la constante électromagnétique K du ou des moteurs électriques: C = K * 1 (2) Avec : K = constante électromagnétique du ou des moteurs exprimée en N.m / A ; 1 = courant moteur exprimé en Ampères. On en déduit alors, à l'étape Al, l'effort de compression externe Fmes réellement appliqué au joint 10 sous test en fonction du couple C mesuré et de la chaine cinématique particulière mise en place pour adapter et transformer ce couple C en un effort pour déplacer l'élément mobile 20 et comprimer le joint 10. L'effort de compression externe Fmes réellement appliqué au joint 10 sous test est alors défini selon la relation (3) suivante comme le produit du 30 couple C par le rapport de la vitesse du moteur w sur la vitesse linéaire. F=Cw/v (3) La vitesse linéaire v peut être calculée par le calculateur 30 en dérivant la position des capteurs de position de l'élement mobile 20. Dans une variante de mise en oeuvre, on peut prévoir de 35 déterminer le rapport de réduction global pour calculer directement le rapport w/v. Dans une variante de mise en oeuvre, on peut proposer, dans le cas de changement de pièces ou de design, de réinitialiser certains paramètres comme le rendement du système dépendant notamment du couple de sortie vu réellement par les élements structuraux 20 et le couple C en sortie du moteur.. Dans une variante de mise en oeuvre du procédé, on peut prévoir de prendre en compte dans la mesure de l'effort de compression externe Fmes, les différents rendements de la chaine cinématique ainsi que des données environnementales comme la température ou l'humidité. - Concernant la distance de compression dx, celle-ci peut être mesurée, à l'étape A3, en déterminant l'écart entre une position de référence Xo du joint 10 sous test avant qu'il soit comprimé et la position X de l'élement mobile 20 après son déplacement pour comprimer le joint 10, comme l'illustre la figure 2. - De préférence, la mesure de l'écart doit être réalisée entre la base du joint comprimé au maximum et la position X de l'élément mobile 20 après son déplacement pour comprimer le joint 10 correspondant à la hauteur du joint comprimée. La position de l'élément mobile 20 peut être mesurée grâce à un capteur de position 50 relié au calculateur 30. En effet, le calculateur 30 dispose de plusieurs entrées d'informations destinées à recevoir divers paramètres de fonctionnement de la nacelle et, notamment, une entrée destinée à recevoir les informations de positionnement de l'élément mobile 20 depuis ce capteur de position 50. Ayant déterminé l'effort de compression externe Fmes réellement appliqué lors du déplacement de l'élément mobile 20 ainsi que la distance de compression dx du joint 10 sous test, on peut en déduire une mesure de la raideur Kjoint, mes du joint 10 sous test par la relation (1) précédente. Par ailleurs, un mode de mise en oeuvre du procédé prévoit que l'on procède périodiquement à la réalisation de la surveillance d'un joint 10 particulier tous les N cycles, N étant la fréquence adaptée à l'évolution de la dégradation du joint 10. Dans un exemple non limitatif, N peut être compris entre 2 35 intervalles d'inspection Check A (500 cycles) Dans une variante de réalisation, cette fréquence peut être dynamique, à savoir varier au cours du temps en étant assez grande au début de l'installation du joint 10 puis plus petite par la suite. Cette solution offre l'avantage de permettre d'éviter des problèmes de chargement auquel serait soumis l'élément mobile 20 et, par conséquent, le joint 10. Ainsi, on n' use pas de manière prématurée le joint 10 qui au début a peu de chances d'être dégradé, mais qui en revanche au cours du temps verra sa raideur évoluée. Dans un second mode de mise en oeuvre du procédé, on prévoit de 10 procéder à la réalisation de la surveillance d'un joint 10 à chaque atterrissage de l'aéronef. Une telle mise en oeuvre permet, avantageusement, de ne pas avoir d'impact sur la durée de vie des éléments de la nacelle. En effet, ainsi, on ne requiert pas de test spécifique supplémentaire du système, donc le nombre 15 de cycles vu par le le système n'est pas impacté. L'homme de l'art appréciera, par rapport aux procédés de contrôle de fonctionnement de nacelle connus, un procédé de surveillance offrant la possibilité de surveiller l'usure des joints d'étanchéité d'une nacelle afin de prévenir fuites et défaillances dans cette nacelle qui pourraient résulter d'un 20 mauvais état de ces joints si aucune action de maintenance n'était réalisée à temps. Avantageusement, ce procédé ne nécessite pas de moyens de mise en oeuvre spécifiques et complexes dans la mesure où il utilise comme données opérationnelles des paramètres physiques déjà contrôlés par ailleurs 25 par le calculateur et les capteurs associés. Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce procédé décrites ci-dessus à titre d'exemples mais elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles. 30 REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'un joint (10) placé entre deux éléments structuraux (20) d'une nacelle de turboréacteur, l'un desdits éléments étant un élément mobile (20) apte à comprimer le joint (10) caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on détermine une grandeur caractéristique d'un vieillissement du joint (10) et on délivre un message informatif préventif lorsque l'état de vieillissement du joint (10) n'est pas acceptable. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la grandeur caractéristique est la raideur du joint (10). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on compare une mesure de la raideur du joint (10) avec une valeur d'une raideur de joint nominale définie pour un joint de référence. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'à l'issue de l'étape de comparaison, on définit une valeur de dispersion de la raideur que l'on compare à un intervalle d'acceptation défini pour un état de vieillissement du joint (10) acceptable et on délivre le message informatif préventif lorsque la valeur de dispersion sort de l'intervalle d'acceptation défini indiquant un état de vieillissement du joint (10) non acceptable. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 à 4 caractérisé en ce que la mesure de la raideur du joint (10) est définie comme le quotient d'un effort de compression auquel est soumis le joint (10) par une distance de compression du joint (10). 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mesure de l'effort de compression appliqué au joint (10) en fonction d'une grandeur caractéristique d'un couple produit par un ou plusieurs moteurs d'un système électrique contrôlant les déplacements de l'élément mobile (20) pour comprimer le joint (10). 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le couple est défini comme le produit du courant électrique du ou des moteurs électriques par la constante électromagnétique du ou des moteurs électriques. 8. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on mesure la distance de compression du joint (10) en déterminant l'écart entre une position de référence du joint (10) avant d'être comprimé et celle de l'élément mobile (20) après compression du joint (10). 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on procède périodiquement tous les N cycles de compression à la détermination d'une grandeur caractéristique du vieillissement du joint (10). 10. Système de surveillance d'un joint d'une nacelle de turboréacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant un calculateur (30) de contrôle caractérisé en ce que le calculateur (30) de contrôle comprend des moyens aptes à déterminer une grandeur caractéristique du vieillissement du joint (10) . 11. Nacelle équipée d'un système de surveillance conforme à la revendication 10.25