Brevet FR2946686A1 — publié le 20101217

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne la réalisation d'un test de la chaîne de protection d'un turboréacteur d'avion contre les survitesses. Une vitesse de rotation excessive d'un turboréacteur, ou survitesse, peut avoir des conséquences particulièrement graves, notamment provoquer l'éclatement de disques de rotor de turbine, avec des effets destructeurs sur le turboréacteur. Un turboréacteur d'avion est donc nécessairement équipé d'un système de protection survitesse. De façon usuelle, un tel système comporte un clapet dit de coupure inséré dans le circuit d'alimentation en carburant de la chambre de combustion du turboréacteur. Une survitesse est détectée par le système électronique de régulation du turboréacteur, ou SER, lorsque la vitesse de rotation d'un arbre de turbine dépasse une valeur limite, ou seuil de survitesse. Lorsqu'une survitesse est détectée, le SER émet un ordre pour commander la fermeture ou la venue en position d'ouverture réduite du clapet de coupure via différents composants de type électronique, électro-hydraulique ou hydraulique. Ces différents composants font partie, avec le clapet de coupure, de la chaîne de protection survitesse. Il est connu d'intégrer un test de la chaîne de protection survitesse dans la procédure de démarrage automatique d'un turboréacteur. On pourra se référer par exemple à la demande EP 1 036 917 Al. Il y est décrit un processus selon lequel, après que le turboréacteur a commandé à tourner en étant entraîné par le démarreur, une valeur de test est imposée au seuil de survitesse. Cette valeur de test est choisie sensiblement inférieure à la vitesse d'allumage, c'est-à-dire la vitesse de rotation pour laquelle du carburant est injecté dans la chambre de combustion. Lorsque la vitesse de rotation a dépassé le seuil de survitesse de test, il est vérifié que la chaîne de protection survitesse a bien fonctionné. Dans l'affirmative, lorsque la vitesse d'allumage est atteinte, le seuil de survitesse est basculé de sa valeur réduite de test à une valeur réelle. Ce processus de test connu s'intègre de façon "transparente" à la procédure de démarrage automatique dans laquelle la vitesse d'allumage a une valeur pré-établie. Mais il ne peut être mis en oeuvre dans le cas d'un démarrage manuel d'un turboréacteur d'avion car l'instant d'allumage est choisi par le pilote et la vitesse d'allumage ne peut être prédite. Un démarrage manuel (au sol ou en vol) est privilégié par le pilote lorsqu'il estime que les conditions d'environnement sont défavorables à un démarrage automatique. Le nombre de démarrages manuels consécutifs, c'est-à-dire sans qu'un démarrage automatique soit intercalé, n'est pas limité. Or, il est souhaitable d'éviter que l'absence de test de la chaîne de protection survitesse soit par trop répétée. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer un procédé de réalisation d'un test de la chaîne de protection survitesse d'un turboréacteur d'avion lors d'un démarrage en mode manuel, la chaîne de protection comportant un organe de coupure carburant et un circuit spécifique de commande de fermeture de l'organe de coupure relié à un système électronique de régulation du turboréacteur pour provoquer la fermeture de l'organe de coupure en réponse à une détection de survitesse, procédé selon lequel : (a) en réponse à un ordre de démarrage en mode manuel du turboréacteur, un ordre de maintien en position de fermeture de l'organe de coupure est envoyé par le système électronique de régulation au circuit de commande de fermeture de l'organe de coupure, (b) après un intervalle de temps supérieur au délai normal d'ouverture de l'organe de coupure suivant un ordre de démarrage en mode manuel, le maintien de l'organe de coupure en position de fermeture est vérifié par le système électronique de régulation, (c) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (b) est positif, un ordre est envoyé par le système électronique de régulation au circuit de commande pour autoriser l'ouverture de l'organe de coupure, et (d) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (c) est négatif, un signal de défaut de la chaîne de protection contre les survitesses est émis par le système électronique de régulation. L'invention permet donc d'insérer un test de la chaîne de protection survitesse dans la procédure de démarrage en mode manuel. En forçant l'organe de coupure à rester fermé au-delà du délai normal dans lequel il s'ouvre à la suite d'un ordre de démarrage en mode manuel, le procédé selon l'invention présente toutefois un caractère intrusif par rapport au déroulé normal d'un démarrage manuel, et peut se traduire par un retard de l'allumage effectif. Pour cette raison, de préférence, le système électronique de régulation est agencé pour autoriser la réalisation du test uniquement lorsque l'avion est au sol afin d'éviter tout retard de ré-allumage en vol. Selon une particularité du procédé, il comprend en outre : (e) la vérification après l'étape (c) du passage en position d'ouverture de l'organe de coupure, et (f) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (e) est négatif, l'émission par le système électronique de régulation du signal de défaut de la chaîne de protection contre les survitesses. On vérifie ainsi la chaîne de protection survitesse tant pour sa capacité de fermeture de l'organe de coupure que pour sa capacité d'autorisation d'ouverture de l'organe de coupure, pendant la phase de démarrage en mode manuel. Selon une autre particularité du procédé, la chaîne de protection contre les survitesses comprend un dispositif hydraulique de commande de fermeture de l'organe de coupure et une unité électronique de protection contre les survitesses reliée au dispositif hydraulique de commande de fermeture, et les ordres de maintien en position de fermeture et d'autorisation d'ouverture sont transmis sur un bus de communication entre le système électronique de régulation du turboréacteur et l'unité électronique de protection contre les survitesses. La vérification de la position de fermeture ou d'ouverture de l'organe de coupure peut être effectuée à partir d'un signal fourni par un capteur de la position d'un élément mobile de l'organe de coupure. Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé de gestion du test de la chaîne de protection contre les survitesses d'un turboréacteur d'avion, procédé selon lequel un test est réalisé comme défini ci-avant lorsque le nombre de démarrages en mode manuel consécutifs sans test de la chaîne de protection contre les survitesses atteint ou dépasse une valeur prédéterminée. Ainsi, d'une part, on évite de réaliser un test de la chaîne de protection survitesse à chaque démarrage manuel, donc de perturber la phase de démarrage en mode manuel dans le cas d'un démarrage manuel isolé occasionnel. D'autre part, dans le cas où plusieurs démarrages en mode manuel consécutifs sont réalisés, c'est-à-dire sans que s'intercale un démarrage automatique, on évite qu'un trop grand nombre de démarrages soient effectués sans test de la chaîne de protection survitesse. Le nombre de démarrages en mode manuel consécutifs sans test peut être compté au moyen d'un compteur qui est réinitialisé à chaque fois qu'un test est effectué lors d'un démarrage en mode manuel ou en mode automatique. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre schématiquement un circuit d'alimentation d'un turboréacteur en carburant ; - la figure 2 est un chronogramme de signaux émis ou transmis par une chaîne de protection survitesse et d'états de composants de celle-ci lors d'une procédure de test au démarrage en mode manuel, selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est un organigramme d'un procédé de gestion de test de chaîne de protection survitesse selon un mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 montre un exemple de circuit d'alimentation en carburant pour un turboréacteur d'avion. Du carburant basse pression (BP) provenant d'un réservoir de carburant via une pompe BP (non représentée) est amené par un circuit de carburant BP 10 à l'entrée d'une pompe haute pression (HP) 12. La pompe HP 12 est par exemple une pompe volumétrique entraînée au moyen d'une boîte de relais d'accessoires couplée mécaniquement à un arbre de turbine du turboréacteur. Du carburant HP en sortie de la pompe 12 est amené à une unité de dosage 20 via un filtre 14 et un échangeur thermique 16 où le carburant est réchauffé par échange thermique avec de l'huile de lubrification du turboréacteur. Une partie du carburant HP en sortie de l'échangeur 16 est dérivée par une conduite 17 pour être utilisée comme fluide hydraulique pour différents composants hydrauliques ou électrohydrauliques du turboréacteur. L'unité de dosage 20 comprend par exemple une vanne de dosage 22 à ouverture variable commandée par une servo-valve 24. Une soupape 26 maintient une différence de pression constante entre entrée et sortie de carburant de la vanne de dosage de sorte que le débit de carburant en sortie de la vanne de dosage 22 est déterminé par la section de passage à travers celle-ci. La régulation de débit est effectuée via la servo-valve 24 sous la commande d'un système électronique de régulation (SER) 18 du turboréacteur par asservissement de la position d'un boisseau de la vanne 22 à une position de consigne correspondant à la section de passage désirée. A cet effet, une information représentant la position réelle du boisseau de la vanne 22 est fournie au SER 18 par un capteur de position 22a par exemple de type LVDT ("Linear Variable Differential Transformer") associé à une tige solidaire du boisseau de la vanne. Le carburant en excès à l'entrée de l'unité de dosage est dérivé vers le circuit de carburant BP par la soupape 26. Le débit de carburant HP régulé en sortie de l'unité de dosage 20 est acheminé vers les injecteurs d'une chambre de combustion 28 du turboréacteur via un organe de coupure carburant 32. Par organe de coupure carburant, on entend ici un composant apte à interrompre totalement le débit de carburant vers la chambre de combustion ou à limiter celui-ci à une valeur minimale en étant amené sous la commande du SER 18 dans une position de fermeture (totale ou partielle) lorsqu'une survitesse du turboréacteur est détectée. Dans l'exemple illustré, l'organe de coupure carburant ou 0CC 32 est un clapet muni d'un tiroir 32a dont la position détermine la section de passage à travers le clapet. D'un côté, le clapet 32a est soumis à l'action d'un ressort 32b et à la pression dans une chambre 32c et, de l'autre côté, à la pression à l'entrée du clapet 32 reliée à l'unité de dosage 20. La chambre 32c a un premier port relié au circuit de carburant BP 10 via un diaphragme (non représenté) et un deuxième port relié à la conduite 17 de carburant HP via un dispositif dédié à la survitesse ou HDS 34. Ce dernier est ici sous forme d'un électro-robinet avec un enroulement d'excitation 34a. Lorsque l'électro-robinet 34 est ouvert, le tiroir 32a est amené avec l'aide du ressort 32b et de la pression dans la chambre 32c, dans une position de fermeture du clapet 32. Lorsque l'électro-robinet 32 est fermé, le tiroir 32a peut être amené dans une position d'ouverture par la pression du carburant parvenant au clapet 32 depuis l'unité de dosage. Un signal représentatif de la position de fermeture ou d'ouverture du clapet 32 est fourni par un capteur de position 32d, par exemple de type LVDT, coopérant avec une tige 32e solidaire du tiroir 32a. Ce signal est transmis directement au SER 18. Le dispositif HDS 34 est commandé par une unité électronique de protection survitesse ou UEPS 36 qui communique avec le SER 18 via un bus de communication 38, par exemple au format ARINC. En réponse à un ordre de fermeture émis par le SER 18, l'UEPS 36 produit un signal d'excitation de l'enroulement 34a pour maintenir le dispositif HDS 34 en position ouverte. Les composants 32 (avec le capteur de position 32d), 34, 36 et 38 forment ici la chaîne 30 de protection contre les survitesses ou chaîne de protection survitesse. Bien entendu l'OCC 32 et le dispositif HDS 34 pourront prendre des formes autres qu'un clapet et un électrorobinet, le dispositif HDS 34 pouvant éventuellement être constitué de plusieurs composants insérés dans la chaîne de protection survitesse entre l'UEPS 36 et l'OCC 32. Le SER 18 est relié au poste de pilotage 39 de l'avion notamment pour recevoir une information indiquant le mode de démarrage choisi par le pilote : automatique ou manuel. Un arrêt moteur par fermeture de l'OCC 32 peut être commandé depuis le poste de pilotage par ouverture de l'électro-robinet 34. Un mode de réalisation d'une procédure de test de la chaîne de protection survitesse dans le cas d'un démarrage de turboréacteur en mode manuel sera maintenant décrit en se référant à la figure 2. - la ligne a montre des phases successives de la procédure de test, - la ligne b montre le statut du mode de démarrage du turboréacteur, - la ligne c montre l'instant de démarrage par le pilote (ordre de démarrage), - la ligne d montre les ordres émis sur le bus reliant le SER et l'UEPS, - la ligne e montre l'état du signal de commande émis par l'UEPS vers le HDS, - la ligne f montre l'instant d'actionnement du levier maître par le pilote avec ouverture de la vanne si la présence de carburant est avérée. - la ligne g montre l'état de l'observation par le SER de la position de l'OCC, et - la ligne h montre la position de l'OCC. Sur la ligne (a) les phases PBIT et CBIT sont des phases de test automatique de logique interne à la mise sous tension de l'UEPS et de test automatique en continu sur les entrées/sorties de l'UEPS. Il s'agit de phases de tests internes automatiques réalisés classiquement dans des circuits électroniques. A la mise sous tension, des phases PBIT et CBIT sont réalisées (ligne a). Le mode de démarrage choisi étant manuel (ligne b) tel que détecté par le SER, une procédure de test de la chaîne de protection survitesse conforme à l'invention (phase IBIT) est initiée en réponse à la détection par le SER de l'ordre de démarrage (ligne c). Le SER envoie alors à l'UEPS un ordre de fermeture de l'OCC (ligne d). L'UEPS accuse réception de l'ordre via le bus et transforme celui-ci en un signal de commande de l'HDS pour maintenir l'OCC en position fermée, l'OCC étant initialement fermé (ligne g). Ainsi, l'initiation du test inhibe l'ouverture de l'OCC, laquelle ouverture, dans le cas d'un démarrage manuel sans test de la chaîne de protection survitesse, intervient lorsqu'après l'ordre de démarrage, le régime du turboréacteur devient suffisant pour pressuriser le carburant au-delà du seuil d'ouverture de l'OCC. La vérification de la position fermeture de l'OCC est autorisée (ligne g) après un intervalle de temps de dT1 supérieur au délai normal d'ouverture de l'OCC suivant l'ordre de démarrage. Il peut s'agir d'un intervalle de temps prédéterminé, par exemple au moins égal à 0,5 s, typiquement compris entre 0,5 s, et 2 s. La vérification de la position de fermeture par le SER peut aussi débuter, comme dans l'exemple illustré, en réponse à l'actionnement du levier maître par le pilote (ligne f), cet actionnement présentant nécessairement un retard suffisant par rapport à l'ordre de démarrage. S'il est vérifié que l'OCC est en position de fermeture, le SER envoie à LUEPS un ordre de relâchement du dispositif HDS pour permettre l'ouverture de l'OCC (ligne d). L'UEPS accuse réception de cet ordre via le bus et relâche le dispositif HDS (ligne e). Après un intervalle de temps prédéterminé dT2 supérieur un délai normal d'ouverture de l'OCC, la position d'ouverture de l'OCC est vérifiée par le SER. L'intervalle de temps dT2 peut être choisi égal ou sensiblement égal à dTl. A partir du relâchement du dispositif HDS, LUEPS continue ses traitements de tâches de fond dont le test interne CBIT. La concaténation des résultats des vérifications des positions de maintien en fermeture puis d'ouverture de l'OCC et des résultats des tests automatiques internes de LUEPS (ces derniers résultats étant accessibles au SER via le bus 38), permet au SER de statuer sur l'état de santé de la chaîne de protection survitesse et d'émettre un signal de défaut de cette chaîne si tous les résultats ne sont pas positifs. Le signal de défaut est par exemple transmis au poste de pilotage pour éventuellement décider de renoncer au décollage. On notera que dans sa configuration minimale, le test comporte la vérification du maintien en position fermée de l'OCC après un intervalle de temps supérieur à celui de son ouverture normale suivant l'ordre de démarrage. La procédure de test qui vient d'être décrite présente un caractère intrusif en comparaison avec un démarrage en mode manuel sans test de la chaîne de protection survitesse, en raison du retard imposé à l'ouverture de l'OCC. Bien que ce retard peut être en pratique très limité, par exemple inférieur à une seconde, il peut être préférable de ne pas réaliser le test de façon systématique lors d'un démarrage en mode manuel, mais seulement lorsqu'un certain nombre de démarrages manuels consécutifs ont été effectués sans test. Il est préférable également de ne pas réaliser de test lors d'un démarrage en mode manuel en vol, le système interdisant alors l'exécution du test au démarrage manuel en condition de vol. Un mode de réalisation d'une procédure de gestion à cet effet du test de la chaîne de protection survitesse en mode de démarrage manuel sera maintenant décrit en référence à la figure 3. Cette procédure est mise en oeuvre par programme par le SER. Le nombre N de démarrages successifs en mode manuel sans réaliser de test de la chaîne de protection survitesse est compté au moyen d'un compteur dont le contenu est sauvegardé dans une mémoire non volatile du SER. En cas de sélection de démarrage en mode manuel, il est examiné (40) si l'avion est au sol, à partir de données disponibles dans le SER. Dans la négative, le nombre N est incrémenté d'une unité (42) et le démarrage en mode manuel est effectué sans test de la chaîne de protection survitesse (44). Si l'avion est au sol, il est examiné (46) si le nombre N est inférieur à une valeur maximale Nmax prédéterminée supérieure ou égale à 1, par exemple comprise entre 1 et 50. Si N Nmax, un test de la chaîne de protection survitesse est effectué (48) par exemple comme décrit ci-avant en référence à la figure 2. Si le résultat du test est positif (50), le contenu N du compteur est remis à zéro (52) et la procédure est terminée. Si le résultat du test est négatif, un signal de défaut de la chaîne de protection survitesse est émis par le SER (54) et la procédure prend fin. En cas de sélection de démarrage en mode automatique, un test de la chaîne de protection survitesse est effectué (60) de façon systématique, comme connu en soi, ce test étant "transparent" vis-à-vis de la séquence de démarrage automatique. Le contenu N du compteur est remis à zéro. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un test d'une chaîne de protection d'un turboréacteur d'avion contre les survitesses lors d'un démarrage en mode manuel du turboréacteur, la chaîne de protection comportant un organe de coupure carburant et un circuit spécifique de commande de fermeture de l'organe de coupure relié à un système électronique de régulation du turboréacteur pour provoquer la fermeture de l'organe de coupure en réponse à une détection de survitesse, caractérisé en ce que : (a) en réponse à un ordre de démarrage en mode manuel du turboréacteur, un ordre de maintien en position de fermeture de l'organe de coupure est envoyé par le système électronique de régulation au circuit de commande de fermeture de l'organe de coupure, (b) après un intervalle de temps supérieur au délai normal d'ouverture de l'organe de coupure suivant un ordre de démarrage en mode manuel, le maintien de l'organe de coupure en position de fermeture est vérifié par le système électronique de régulation, (c) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (b) est positif, un ordre est envoyé par le système électronique de régulation au circuit de commande pour autoriser l'ouverture de l'organe de coupure, et (d) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (c) est négatif, un signal de défaut de la chaîne de protection contre les survitesses est émis par le système électronique de régulation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système électronique de régulation est agencé pour autoriser la réalisation du test uniquement lorsque l'avion est au sol. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : (e) la vérification après l'étape (c) du passage en position d'ouverture de l'organe de coupure, et (f) lorsque le résultat de la vérification à l'étape (e) est négatif, l'émission par le système électronique de régulation du signal de défaut de la chaîne de protection contre les survitesses. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chaîne de protection contre les survitesses comprend un dispositif hydraulique de commande de fermeture del'organe de coupure et une unité électronique de protection contre les survitesses reliée au dispositif hydraulique de commande de fermeture, et les ordres de maintien en position de fermeture et d'autorisation d'ouverture sont transmis sur un bus de communication entre le système électronique de régulation du turboréacteur et l'unité électronique de protection contre les survitesses. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vérification de la position de fermeture ou d'ouverture de l'organe de coupure est effectuée à partir d'un signal fourni par un capteur de position d'un élément mobile de l'organe de coupure. 6. Procédé de gestion du test de la chaîne de protection d'un turboréacteur contre les survitesses, caractérisé en ce qu'un test est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 lorsque le nombre de démarrages en mode manuel consécutifs sans test de la chaîne de protection contre les survitesses atteint ou dépasse une valeur prédéterminée. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nombre de démarrages en mode manuel consécutifs sans test est compté au moyen d'un compteur qui est réinitialisé à chaque fois qu'un test est effectué lors d'un démarrage en mode manuel ou en mode automatique.