Brevet FR2970947A1 — publié le 20120803

EQUIPEMENT A SURVEILLANCE INTEGREE REMPLACABLE EN ESCALE ET ARCHITECTURE DISTRIBUEE COMPRENANT UN TEL EQUIPEMENT DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine général de la surveillance prédictive de l'état d'un équipement d'un moteur d'avion en vue de prévoir les opérations de maintenance qui doivent être effectuées sur ce composant. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Actuellement, les compagnies aériennes souhaitent que leurs avions présentent la plus grande disponibilité possible. Pour cela, les moteurs d'avion doivent présenter la plus grande disponibilité possible. Or ces moteurs comportent généralement de nombreux équipements remplaçables en escale (également appelés LRU pour l'acronyme anglais « line replaceable unit) qui doivent être remplacés en cas de défaillance lors des opérations de maintenance curative. Afin d'augmenter la disponibilité des moteurs, il est nécessaire de prévoir la dépose des équipements remplaçables en escale. Cela permet de ne pas perturber les opérations d'exploitation par les opérations de maintenance ou de réparation. Afin de pouvoir planifier la maintenance des équipements remplaçables en escale, les motoristes ont donc développé des dispositifs et des procédés de surveillance prédictive des équipements remplaçables en escale. Ces procédés de surveillance prédictive des équipements remplaçables en escale comportent généralement une étape au cours de laquelle des capteurs collectent des données utiles pour définir l'état des équipements remplaçables en escale. Les données sont ensuite envoyées à une unité centrale, qui peut être une unité centrale dédiée à la surveillance prédictive de l'état des équipements remplaçables en escale ou une unité centrale de contrôle moteur qui intègre une fonction de surveillance prédictive de l'état des équipements remplaçables en escale. Cette unité centrale traite alors les données qu'elle a reçues afin d'en déduire l'état des équipements 2970947 i remplaçables en escale et d'effectuer un diagnostic permettant de prévoir le moment optimal pour changer ces équipements remplaçables en escale. Toutefois, les solutions de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients. Tout d'abord, le volume de données que doit gérer l'unité centrale est très important, ce 5 qui implique que l'unité centrale doit être assortie d'une capacité de stockage importante. Par ailleurs, l'unité centrale doit généralement assurer tous les calculs nécessaires à la régulation moteur et par conséquent l'ajout de calculs supplémentaires pour la surveillance peut s'avérer difficile voire incompatible. 10 En outre, afin de réaliser le diagnostic concernant l'état des équipements remplaçables en escale, l'unité centrale doit conserver en mémoire des modèles de référence pour chaque équipement remplaçable en escale. Les données reçues par l'unité centrale sont ensuite comparées à ces modèles de référence. Toutefois, ces modèles de référence sont très complexes et imposent d'énormes capacités de 15 calculs. Par ailleurs, l'unité centrale doit être capable d'adapter les modèles de référence qu'elle utilise à la configuration dans laquelle se trouve chaque équipement remplaçable en escale. En effet, un changement d'équipement remplaçable en escale doit entraîner un changement de modèle de référence puisqu'un équipement 20 neuf ne peut pas être comparé au même modèle qu'un équipement en fin de vie ou qu'un équipement qui a déjà volé. Le suivi de l'évolution de l'état des équipements remplaçables en escale doit donc être réinitialisé à chaque changement d'équipement. Avec les solutions actuelles, cela ne peut être réalisé que dans des stations de surveillance au sol. 25 En outre, il existe une forte dispersion entre les différents équipements remplaçables en escale. Or actuellement, seul un modèle de référence moyen ne garantissant pas la précision est utilisé pour tous ces équipements remplaçables en escale. Ces imprécisions imposent des opérations de corrections du modèle de référence qui ne sont pas maîtrisées et qui peuvent occulter de vraies dégradations qui ne sont pas dues à des changements de matériels ou qui ne correspondent pas au fonctionnement nominal des équipements remplaçables en escale. Quand un équipement URL change de technologie, pour assurer sa surveillance, il est nécessaire de modifier le modèle de référence et l'algorithme de surveillance qui se trouve dans l'unité centrale. Le motoriste ne maîtrisant pas le nouveau matériel et ses dégradations devra se coordonner avec le fournisseur pour effectuer les modifications adaptées. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant 10 un équipement remplaçable en escale dont la maintenance peut être prévue de manière sure et fiable. Un autre objet de l'invention est de proposer un équipement remplaçable en escale dont la maintenance peut être prévue sans que cela ne nécessite une mémoire importante ou un calculateur puissant. 15 Pour ce faire, est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un équipement remplaçable en escale pour moteur d'avion, l'équipement remplaçable en escale comportant : Des moyens de mesures aptes à mesurer des données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale, 20 - des moyens de surveillance prédictive aptes à calculer des indicateurs de prémisse de panne de l'équipement remplaçable en escale à partir des données relatives à l'état de l'équipement remplaçable en escale, une interface de communication apte à envoyer les indicateurs de prémisse de panne à une unité centrale. 25 Ainsi, au contraire des équipements remplaçables en escale de l'art antérieur, pour lesquels l'équipement remplaçable en escale comporte seulement des moyens de mesure et une interface de communication qui envoie les données obtenues par les moyens de mesure à une unité centrale qui doit alors calculer les indicateurs de prémisse de panne pour tous les équipements remplaçables en escale qui lui sont reliés, l'équipement remplaçable en escale selon l'invention comporte ses propres moyens de surveillance prédictive qui calculent les indicateurs de prémisse de panne seulement pour ledit équipement remplaçable en escale. Ainsi, chaque équipement remplaçable en escale calcule ses propres indicateurs de prémisse de panne et seuls ces indicateurs de prémisse de panne sont envoyés à l'unité centrale. De cette manière, l'unité centrale a un volume de données beaucoup moins important à gérer. En outre, l'unité centrale peut avoir une puissance de calcul moins importante que les unités centrales de l'art antérieur. Ainsi, l'équipement remplaçable en escale calcule en interne ses propres indicateurs de prémisse de panne. L'unité centrale peut donc se limiter à calculer des consignes pour la régulation du moteur de sorte qu'elle n'a plus besoin d'être équipée d'un processeur très performant et couteux. En outre, la gestion de configuration, c'est-à-dire la gestion du stade de sa vie dans lequel se trouve l'équipement remplaçable en escale, est décentralisée, et elle est directement et automatiquement prise en compte quand un équipement remplaçable en escale est changé. Par ailleurs, le fait de localiser la fonction surveillance dans chaque équipement remplaçable en escale permet d'avoir une surveillance plus fiable. L'équipement remplaçable en escale selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Avantageusement, l'équipement remplaçable en escale est un composant d'un moteur d'avion. Avantageusement, l'équipement remplaçable en escale comporte une mémoire. Avantageusement, cette mémoire contient au moins un modèle de référence, les moyens de surveillance prédictive étant aptes à calculer les indicateurs de prémisse de panne en comparant les données relatives à l'état de l'équipement remplaçable en escale au modèle de référence. Le modèle de référence est de préférence spécifique de l'équipement remplaçable en escale dans lequel il est mémorisé. Ainsi, chaque équipement remplaçable en escale peut contenir son propre modèle de référence de sorte qu'il n'est plus nécessaire de disposer d'un modèle de référence central complexe intégrant des données relatives à tous les équipements remplaçables en escale. L'embarcabilité des modèles de référence est donc assurée. Le modèle de référence étant propre à chaque équipement remplaçable en escale et à son fonctionnement nominal, la notion de modèle de référence moyen n'a plus de sens. Par ailleurs, quand un équipement remplaçable en escale est remplacé par un autre équipement remplaçable en escale dans lequel une autre technologie est mise en oeuvre, le nouvel équipement remplaçable en escale est directement spécifié et livré avec son propre modèle de référence et un nouvel algorithme d'extraction d'indicateurs de dégradations. Ces modifications sont directement réalisées par le fournisseur de l'équipement remplaçable en escale, ce qui simplifie la gestion des modèles de référence. Avantageusement, le modèle de référence est enregistré lors de tests permettant de définir le fonctionnement nominal de l'équipement remplaçable en escale. Ainsi, chaque équipement remplaçable en escale a en mémoire son propre modèle de référence qui correspond réellement à son fonctionnement nominal. Les moyens de surveillance prédictive comportent de préférence l'un des éléments suivants : un microprocesseur, un microcontrôleur, un processeur. Les moyens de surveillance prédictive comportent de préférence un compteur de temps de fonctionnement permettant de savoir combien de temps l'équipement remplaçable en escale a fonctionné. Les moyens de surveillance prédictive comportent également de préférence au moins un algorithme d'extraction des indicateurs de prémisse de panne à partir des données relatives à l'état de l'équipement remplaçable en escale et à partir du temps de fonctionnement de l'équipement remplaçable en escale. L'équipement remplaçable en escale est de préférence un composant intelligent, c'est-à-dire un composant auquel on a intégré une unité de traitement de l'information plus ou moins complexe Selon différents modes de réalisation, l'équipement remplaçable en escale peut être : - Un actionneur intelligent (également appelé selon l'acronyme anglais « smart actuator ») ; Un capteur intelligent (également appelé selon l'acronyme anglais « smart sensor ») ; Un filtre intelligent (également appelé selon l'acronyme anglais « smart filter Un autre aspect de l'invention concerne une architecture distribuée pour avion, et de préférence pour moteur d'avion, comprenant : - Une unité centrale; Au moins un équipement remplaçable en escale selon l'une quelconque 15 des revendications précédentes, - Des moyens de communication entre l'unité centrale et l'équipement remplaçable en escale. Avantageusement, l'unité centrale est en outre apte à envoyer des consignes à l'équipement remplaçable en escale de façon à l'actionner. 20 Avantageusement, l'architecture distribuée comporte une pluralité d'équipements remplaçables en escale. Avantageusement, les moyens de communication comportent un réseau de communication à bas débit. BREVES DESCRIPTION DES FIGURES 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :10 7 - La figure 1, une représentation schématique d'un équipement remplaçable en escale selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2, une représentation schématique d'une architecture distribuée selon un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION La figure 1 représente schématiquement un équipement remplaçable en escale 1 selon un mode de réalisation de l'invention. L'équipement remplaçable en escale est également appelé « LRU » ou « line replaceable unit ». L'équipement remplaçable en escale 1 comporte des moyens de mesure 2 aptes à mesurer des données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale. Par exemple, dans le cas où l'équipement remplaçable en escale 1 est un actionneur intelligent, les moyens de mesure peuvent comprendre : - un capteur de courant apte à mesurer les courants de commande de l'actionneur et - Un capteur de position apte à mesurer les positions de l'actionneur. Dans le cas où l'équipement remplaçable en escale 1 est un capteur intelligent, les moyens de mesure 2 peuvent correspondre aux moyens de mesure du capteur. En effet, si le capteur intelligent est un capteur de pression, les moyens de mesure comporteront ce capteur de pression. Dans le cas où l'équipement remplaçable en escale 1 est un filtre intelligent, les moyens de mesure peuvent comprendre des capteurs de pression permettant de suivre le différentiel de pression entre l'amont et l'aval du filtre intelligent. L'équipement remplaçable en escale 1 comporte également des moyens de surveillance prédictive 3 aptes à calculer des indicateurs de prémisse de panne de 25 l'équipement à partir des données relatives à l'état de l'équipement. Ainsi, les moyens de surveillance prédictive ne sont plus situés dans une unité centrale extérieure à l'équipement remplaçable en escale 1 et à qui tous les équipements remplaçables en escale envoient les données mesurées par les 2970947 s moyens de mesure, mais ils sont situés directement dans l'équipement remplaçable en escale, ce qui permet de limiter les transferts de données. En outre, les moyens de surveillance prédictive n'ont à traiter que les données relatives à un équipement remplaçable en escale de sorte qu'ils n'ont pas besoin d'une grosse puissance de 5 calcul. Les moyens de surveillance prédictive 3 comportent de préférence un compteur de temps de fonctionnement 4 qui permet de mesurer depuis combien de temps l'équipement remplaçable en escale fonctionne. Ce compteur de temps de fonctionnement peut par exemple mesurer le nombre d'heure de vol qu'a effectué 10 l'équipement remplaçable en escale depuis sa mise en route. Les moyens de surveillance prédictive 3 peuvent également comporter un algorithme d'extraction 5 des indicateurs de prémisse de panne qui permet de calculer à partir de différentes données d'entrée. Les moyens de surveillance prédictive 3 peuvent par exemple être constitués d'un 15 microprocesseur ou d'un microcontrôleur. Par ailleurs, l'équipement remplaçable en escale comporte également une mémoire 6, qui peut être par exemple la mémoire du microprocesseur ou du microcontrôleur lorsque les moyens de surveillance comportent un microprocesseur ou un microcontrôleur, ou qui peut être une mémoire à part. Dans cette mémoire 6 est 20 stocké au moins un modèle de référence qui permet aux moyens de surveillance prédictive 3 de définir le fonctionnement nominal de l'équipement remplaçable en escale 1. Ce modèle de référence est de préférence établi grâce à des tests effectués sur l'équipement remplaçable en escale 1, préalablement au montage de cet équipement remplaçable en escale sur l'avion. Le modèle de référence est donc de préférence spécifique de l'équipement remplaçable en escale 1 dans lequel il est stocké. On n'utilise donc plus de modèle de référence moyen pour un ensemble d'équipements remplaçables en escale de même type, de sorte que les moyens de surveillance prédictive aboutissent à des résultats plus précis. Les moyens de surveillance prédictive 3 comparent en interne les données issues 30 des moyens de mesure 2 et le modèle de référence. Par exemple, dans le cas où l'équipement remplaçable en escale 1 est un actionneur intelligent, les moyens de surveillance prédictive peuvent comparer les courants de commande et les mesures de position réellement obtenus par l'actionneur intelligent et ceux prévus par le modèle de référence, ou suivre l'évolution du courant de commande dans des conditions stationnaires de références, par exemple en phase de croisière ou encore suivre l'évolution de la somme des tensions V1 et V2 des bobinages secondaires. Une méthode de suivi de l'état d'un actionneur intelligent est par exemple décrit dans le document FR n °1058681. Les moyens de surveillance prédictive peuvent alors en déduire si l'actionneur intelligent peut encore fonctionner de façon admissible en l'état ou s'il doit être changé ou réparé prochainement. Ils émettent alors des indicateurs de prémisse de panne, tels que les exemples ci dessus, qui sont transmis à une unité centrale via une interface de communication 7. Dans le cas où l'équipement remplaçable en escale 1 est un capteur intelligent, les moyens de surveillance prédictive peuvent établir des comparaisons statistiques entre les valeurs attendues et les valeurs mesurées de façon à établir des indicateurs de prémisse de panne. Une méthode d'établissement de prémisse de panne dans des conditions de référence stationnaires comme la phase de ralenti au sol ou la phase de croisière dans un capteur intelligent est par exemple décrite dans le document FR n°1059001. Les moyens de surveillance prédictive 3 peuvent également prendre en compte le temps de fonctionnement de l'équipement remplaçable en escale. Les moyens de surveillance prédictive 3 déterminent à partir de tous ces éléments des indicateurs de prémisse de panne qu'ils envoient à une unité centrale grâce à une interface de communication 7 apte à envoyer les indicateurs de prémisse de panne à une unité centrale. Les indicateurs de prémisse de panne sont généralement selon les exemples ci dessus, des écarts entre des valeurs attendues et des valeurs observées de courants de commandes, sommes de tensions de bobinages secondaires, positions d'actionneurs, indications moyennes ou variances d'indications pendant une phase stationnaire, différences de pression entre amont et aval de filtre ramenées à des conditions de référence. Des indicateurs de prémisse de panne dans un filtre servant Zo au filtrage d'un fluide dans un moteur d'aéronef sont par exemple décrits dans le document FR n°0955920. La figure 2 représente une architecture distribuée pour avion selon un mode de réalisation de l'invention. Cette architecture distribuée comporte une unité centrale 8 et une pluralité d'équipements remplaçables en escale la, 1 b ...1 n. Chaque équipement remplaçable en escale 1 a, 1 b ...1 n est semblable à l'équipement remplaçable en escale 1 décrit en référence à la figure 1. L'équipement remplaçable en escale la est par exemple un actionneur intelligent. L'équipement remplaçable en escale 1 b est par exemple un capteur intelligent. L'équipement remplaçable en escale ln est par exemple un filtre intelligent. L'unité centrale est reliée aux équipements remplaçables en escale via des moyens de communication 9 qui comportent de préférence un réseau de communication à bas débit. L'unité centrale 8 envoie de préférence des consignes permettant de contrôler le fonctionnement des équipements remplaçables en escale la, 1 b,...1 n. Par ailleurs, chaque équipement remplaçable en escale la, 1 b, 1 n comporte ses propres moyens de surveillance prédictive 3a, 3b, ...3n comme expliqué précédemment qui permettent d'effectuer un diagnostic de chacun des équipements remplaçables en escale de façon à prévoir le meilleur moment pour effectuer de la maintenance sur ces équipements remplaçables en escale. Ainsi, chaque moyen de surveillance prédictive 3a, 3b, ...3n calcule des indicateurs de prémisse de panne permettant d'établir quand doit être effectuée la maintenance sur l'équipement auquel appartient le moyen de surveillance prédictive. Seuls ces indicateurs de prémisse de panne sont envoyés à l'unité centrale via l'interface de communication 7a, 7b, ...7n et via les moyens de communication 9. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les équipements remplaçables en escale peuvent être d'autres types de composants que ceux cités en référence aux figures. 20 25 REVENDICATIONS1. Equipement remplaçable en escale (1) pour avion, l'équipement remplaçable en escale (1) comportant : Des moyens de mesures (2) aptes à mesurer des données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale (1), Caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - des moyens de surveillance prédictive (3) aptes à calculer des indicateurs de prémisse de panne de l'équipement remplaçable en escale (1) à partir des données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale (1), - une interface de communication (7) apte à envoyer les indicateurs de 15 prémisse de panne à une unité centrale (8). 2. Equipement remplaçable en escale (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une mémoire (6) contenant au moins un modèle de référence, les moyens de surveillance prédictive (3) étant aptes à calculer les indicateurs de prémisse de panne en comparant les données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale (1) au modèle de référence. 3. Equipement remplaçable en escale (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le modèle de référence est spécifique de l'équipement remplaçable en escale (1). 4. Equipement remplaçable en escale selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le modèle de référence est enregistré lors de tests permettant de définir le fonctionnement nominal de l'équipement remplaçable en escale (1). 5. Equipement remplaçable en escale selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de surveillance prédictive (3) comportent un microprocesseur. 10 6. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de surveillance prédictive (3) comportent un compteur (4) de temps de fonctionnement de l'équipement. 15 7. Equipement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de surveillance prédictive (3) comportent au moins un algorithme d'extraction (5) des indicateurs de prémisse de panne à partir des données utiles pour définir l'état de l'équipement remplaçable en escale (1) et à partir du temps de fonctionnement de l'équipement 20 remplaçable en escale (1). 8. Architecture distribuée pour avion comprenant : - Une unité centrale (8); - Au moins un équipement remplaçable en escale (1, 1 a, 1 b, 1 n) selon 25 l'une quelconque des revendications précédentes, Des moyens de communication (9) entre l'unité centrale (8) et l'équipement remplaçable en escale (1, la, lb, ln).5