Brevet FR3033041A1 — publié le 20160826

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ETAT DE LA TECHNIQUE L'invention concerne l'indication de niveau d'huile et la surveillance d'une quantité d'huile d'un réservoir d'huile d'un turbomoteur d'un aéronef notamment d'un hélicoptère. L'indication et la surveillance du niveau d'huile du turbomoteur d'un aéronef est une fonction critique car la panne « sèche » d'huile entraine l'arrêt du turbomoteur voire pourrait entrainer l'arrêt de tous les moteurs d'un aéronef dans le cas d'une cause commune. Actuellement, l'information du niveau d'huile d'un réservoir d'huile d'un turbomoteur est assurée par un moyen visuel, par exemple une vitre, installée sur le réservoir d'huile. Ce niveau d'huile est vérifié par l'équipage ou l'opérateur (de maintenance) avant chaque vol. Un tel système s'avère fiable et disponible. Toutefois, dans les nouvelles conceptions des turbomoteurs les contraintes suivantes ont été identifiées : - certaines nouvelles installations des entrées d'air rendent non visible sans ouverture des capots l'indicateur visuel traditionnel « la vitre » ; - dans le cas des installations où la vitre reste visible, il est souhaitable d'éviter aux mécaniciens et/ou pilote d'avoir à « escalader » la cellule pour aller contrôler le niveau d'huile avant chaque vol du fait de la hauteur d'installation des moteurs ; - afin d'alléger les programmes de maintenance, il convient de ne pas avoir à trop souvent ouvrir les capots. Ainsi, il apparait que le contrôle fréquent du niveau d'huile ne peut plus être réalisé avec le moyen visuel traditionnel. Une solution connue est une solution dite « simplex », c'est-à-dire un capteur connecté à un indicateur. Ce type de solution ne permet toutefois pas d'assurer le niveau de sécurité attendu pour des turbomoteurs d'aéronef. 3033041 2 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose une solution qui permet de surveiller un niveau d'huile d'un réservoir d'un turbomoteur qui s'avère sûr en terme de niveau de sécurité requis. A cet effet, l'invention propose un système de surveillance d'un réservoir 5 d'huile d'un turbomoteur comprenant : un premier dispositif de mesure configuré pour générer une première information relative à une quantité d'huile du réservoir d'huile ; un calculateur recevant au moins en entrée la première information et une seconde information relative à la quantité d'huile, ledit calculateur étant configuré 10 pour générer une information relative à un état du réservoir d'huile. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - Le système comprend un second dispositif de mesure configuré pour 15 générer une seconde information relative à une quantité d'huile du réservoir d'huile ; - le premier dispositif de mesure et le second dispositif de mesure sont chacun constitués par un capteur de préférence technologiquement différents, ledit capteur étant configuré pour mesurer une quantité d'huile du réservoir 20 d'huile ; - le premier dispositif de mesure est constitué d'un capteur configuré pour mesurer une quantité d'huile du réservoir d'huile et dans lequel le second dispositif est configuré pour détecter un niveau minimum d'huile du réservoir d'huile ; 25 - le calculateur reçoit en entrée une troisième information caractéristique d'un niveau d'huile du réservoir ; - le système comprend un dispositif de visualisation d'un état du réservoir d'huile, ledit dispositif de visualisation étant configuré pour visualiser une quantité d'huile contenue dans le réservoir ; 30 - le système comprend un dispositif d'acquittement ou d'acquisition de la seconde information. 3033041 3 - l'information relative à l'état du réservoir (c'est-à-dire niveau d'huile, besoin de remplissage (niveau bas), niveau d'huile mini atteint, besoin de complément d'huile dans une délai de X heures, ....) est de type o de niveau primaire (à haut niveau d'intégrité) à partir d'une 5 architecture électrique duplex dissimilaire ou à partir d'une architecture électrique duplex similaire complétée alors d'une troisième source dissimilaire ; o de niveau secondaire à partir d'une architecture électrique simplex, alors complétée d'une fonction concurrente et indépendante de 10 gestion du temps limite (délai) nécessitant un besoin de complément d'huile, fonction assurée par l'équipage et / ou l'opérateur, ou fonction implémentée par une autre voie du calculateur. L'invention concerne également un turbomoteur d'un aéronef, comprenant un système de surveillance selon l'invention. 15 Et l'invention concerne enfin un hélicoptère comprenant un système de surveillance selon l'invention. Ainsi, l'invention concerne plusieurs architectures afin d'assurer globalement un niveau de sécurité (intégrité) attendue d'une indication et surveillance de niveau d'huile d'un turbomoteur pour des applications monomoteur ou multi moteurs. 20 Selon les premier et troisième modes de réalisation décrits ci-après, la solution consiste en une architecture essentiellement électrique de mesure de niveau d'huile à haut niveau d'intégrité qui satisfait les exigences requises en vue d'une utilisation « primaire » par l'équipage de l'indication de niveau d'huile et des surveillances automatiques associées. 25 Selon les deuxième, et quatrième modes de réalisation, la solution consiste en une architecture de mesure « électrique » de niveau plus simple mais à plus faible niveau d'intégrité intrinsèque, de ce fait l'indication électrique de niveau d'huile et des surveillances automatiques associées communiquées à l'équipage sont une aide à l'équipage mais doivent être consolidées avec d'autres données 30 pour obtenir confiance sur le véritable état du niveau d'huile dans le réservoir. 3033041 4 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard de la figure 1 illustrant un système de surveillance selon l'invention. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Présentation générale du système En relation avec la figure 1, un système de surveillance d'un réservoir d'huile 1 d'un turbomoteur comprend un premier dispositif 2 de mesure implémenté pour 10 générer une première information fi relative à une quantité d'huile du réservoir d'huile. Ce système de surveillance comprend également un calculateur 4 qui est implémenté pour recevoir en entrée la première information Il. Le calculateur 4 comprend en particulier un processeur (non représenté) pour traiter les 15 informations qu'il reçoit en entrée. En outre, le calculateur 4 est implémenté pour recevoir en entrée une seconde information 12 relative à la quantité d'huile. Et, le calculateur 4 est configuré pour à partir des premières et secondes informations I1, 12 déterminer une information Ir relative à un état du réservoir 1 20 d'huile. De manière complémentaire, le calculateur 4 reçoit en entrée une troisième information 13 relative à une quantité d'huile du réservoir d'huile. Cette troisième information 13 sert à lever une éventuelle ambiguïté (comme on le verra par la suite) sur l'une ou l'autre des deux informations I1, 12. 25 Cette information Ir ainsi déterminée est par exemple une information selon laquelle le réservoir d'huile nécessite de recevoir un complément d'huile ou bien une information selon laquelle le réservoir d'huile a atteint ou est sur le point d'atteindre un niveau minimal d'huile dit « niveau mini-huile ». D'autres types d'informations Ir relatives à un état du réservoir seront discutés dans ce qui suit. 30 En outre, cette information Ir relative au niveau d'huile est affichée sur le tableau de bord dans le cockpit de l'aéronef par l'intermédiaire d'au moins un voyant lumineux et/ou par l'intermédiaire d'un écran d'affichage. 3033041 5 Compte tenu que le calculateur 4 reçoit au moins deux informations fi, 12, 13 relatives au niveau d'huile, la disponibilité et l'intégrité de l'information sont supérieures à des solutions connues de type simplex. On parle ici de solution de type duplex. 5 Le premier dispositif 2 de mesure est constitué par exemple d'un capteur du type capteur résistif à flotteur ou d'un capteur palette à effet Hall. 1er mode de réalisation Selon un premier mode de réalisation, le système de surveillance, comprend outre le premier dispositif 2 de mesure, un second dispositif 3 de mesure. 10 Le premier dispositif 2 de mesure fournit la première information fi, tandis que le second dispositif 3 de mesure fournit la seconde information 12. Le premier dispositif 2 de mesure est constitué d'un premier capteur et le second dispositif 3 de mesure est constitué d'un second capteur (les capteurs ne sont pas représentés). 15 Les premier et second capteurs sont soit technologiquement identiques soit technologiquement différents. Toutefois, il est préférable que les premier et second capteurs soient technologiquement différents afin de limiter les erreurs dues à la conception des capteurs, électriquement ségrégués et physiquement séparés, afin de minimiser les risques de causes communes (erreurs de conception/installation, 20 fabrication, maintenance, etc.) affectant l'intégrité du système de surveillance. Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, l'information Ir relative à l'état du réservoir est obtenue grâce à deux chaines de mesure redondantes. Ces deux chaines de mesure sont nécessaires pour être en mesure de détecter des mesures erronées de chaque chaîne par comparaison avec l'autre. 25 En effet, si les premier et second dispositifs 2, 3 de mesure retournent des première et seconde informations fi, 12 différentes, et chacune d'elles non détectées en faute, le calculateur 4 détecte une incohérence et indique dans ce cas-là qu'il y a une anomalie. De manière complémentaire le calculateur 4 reçoit une troisième information 30 13 qui est obtenue au moyen d'un dispositif 5 de visualisation de l'état du réservoir 1 d'huile. Un tel dispositif 5 de visualisation est par exemple l'indicateur visuel traditionnel : la vitre. 3033041 6 En particulier, un opérateur visualise au moyen de ce dispositif 5 de visualisation l'état du réservoir et envoie une troisième information 13 au calculateur 4. Cette troisième information 13 est par exemple un niveau d'huile visualisé par l'opérateur. 5 Cette troisième information 13, technologiquement différente est nécessaire dans le cas où les premier et second capteurs sont technologiquement identiques ou sont composés de points communs dans la chaîne des éléments servant électriquement à établir l'information de niveau traitée par le calculateur 4. En effet, dans ce cas, un opérateur de maintenance peut lever certaines 10 ambiguïtés ou bien détecter une erreur de mesure. Un tel mode de réalisation est de type « primaire » en ce sens qu'il s'agit d'une architecture avec capteurs et calculateur à haut niveau d'intégrité. Dans ce cas l'équipage et les équipes de maintenance peuvent faire une confiance importante dans la fonction de surveillance automatique bien qu'il faille 15 périodiquement la tester pour lever des risques résiduels 2nd mode de réalisation Selon un second mode de réalisation, le système de surveillance comprend outre le premier dispositif 2 de mesure, un dispositif 5 de visualisation de l'état du réservoir 1 d'huile. Un tel dispositif 5 est par exemple un indicateur visuel traditionnel à vitre zo disposée au niveau du réservoir 1 d'huile pour en visualiser et mesurer son contenu. Le premier dispositif 2 de mesure est constitué d'un capteur de mesure de niveau électrique. Ce premier dispositif 2 contrôle donc le niveau d'huile. Selon ce mode de réalisation, la seconde information 13 est donc issue de l'observation du niveau du réservoir d'huile par un opérateur via le dispositif 5, 25 tandis que le premier dispositif 2 de mesure envoie au calculateur 4 la première information Il. Il n'y a pas besoin d'un second dispositif de mesure 3, puisque le premier dispositif de mesure 2 et de visualisation 5 sont mis en oeuvre pour surveiller de façon indépendante le niveau d'huile. En particulier, l'opérateur détermine à partir de la quantité d'huile ajoutée 30 dans le réservoir, résultat de l'observation du réservoir, le temps de vol avant atteinte du niveau mini huile. Ce suivi du temps limite de vol, conduisant à une 3033041 7 action de remplissage du réservoir d'huile, est géré par les opérateurs via les relevés et calculs formalisés dans le livret moteur. Un tel mode de réalisation correspond à une situation où on ne peut pas faire entièrement confiance au capteur du premier dispositif 2 de mesure. Il s'agit 5 d'une solution dite « secondaire », en ce sens que cette surveillance automatique n'est qu'une aide « secondaire » à l'équipage qui doit être complétée par une surveillance attentive de l'équipage et de l'opérateur en menant des actions de vérification bien plus fréquentes que dans le cadre d'une surveillance automatique dite primaire. 10 L'intervention de l'opérateur, ou de l'équipage, apporte une plus-value pour signaler l'atteinte estimée du niveau mini d'huile et pour signaler le besoin de faire un complément d'huile lorsque la limite de temps est atteinte. Il s'agit donc ici de réaliser le contrôle du temps. En outre, cela permet de diminuer l'intégrité attendue du premier dispositif 2 de mesure. L'action de maintenance consistant à compléter 15 le niveau d'huile est donc déclenchée par la première limite atteinte : -soit sur l'indication de besoin de complément élaborée à partir du premier dispositif 2 de mesure, - soit lors de l'échéance du temps de vol calculé à partir des informations du livret moteur. Ces deux systèmes de gestion du niveau d'huile, l'un pas une mesure zo de niveau, l'autre par le temps de vol estimé, sont indépendants et en concurrence pour annoncer l'atteinte d'un niveau mini d'huile et le besoin de remplir le réservoir d'huile. Dans la majeure partie des cas, si l'opérateur oublie de remplir le réservoir d'huile, le système de surveillance (s'il n'est pas défaillant), rappellera à l'équipage 25 et/ou l'opérateur quand il faut remplir le réservoir. D'autre part, si la mesure électrique vient à dériver de façon non détectée par le calculateur 4, l'opérateur le détectera lors des opérations périodiques de vérification de cohérence. Ainsi l'opérateur contribue à améliorer l'intégrité de la surveillance globale du niveau d'huile. 30 L'information Ir relative à l'état du réservoir est par conséquent ici l'information selon laquelle le réservoir doit être rempli. 3033041 8 3è" mode de réalisation Selon un troisième mode de réalisation, le système de surveillance comprend, outre le premier dispositif 2 de mesure, un second dispositif 3 de mesure implémenté pour fournir la seconde information 12 au calculateur 4. Cette seconde 5 information 12 est ici une information relative à l'atteinte du niveau « mini-huile » par le réservoir 1 d'huile. Le premier dispositif 2 de mesure envoie au calculateur 4 la première information Il. Le second dispositif 3 de mesure est donc ici constitué d'un capteur « minihuile » configuré pour détecter l'atteinte du niveau mini-huile par le réservoir 10 d'huile. Ce troisième mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation à la différence près que le dispositif 3 de mesure fournit dans ce cas seulement une information de niveau « mini-huile ». Il n'y a donc pas totale redondance de la mesure de niveau mais uniquement de l'information de niveau « mini-huile ». De 15 plus cette redondance est technologiquement différente. 4è" mode de réalisation Selon un quatrième mode de réalisation, le système de surveillance comprend outre le premier dispositif 2 de mesure, un dispositif 3 d'acquisition ou un dispositif d'acquittement configuré pour fournir la seconde information 12 au calculateur. 20 Le premier dispositif 2 de mesure envoie au calculateur 4 la première information Il. La seconde information 12 est par exemple : - une acquisition d'une quantité d'huile fournie au réservoir d'huile suivi d'un acquittement indiquant au calculateur 4 que le réservoir d'huile a été rempli 25 afin que le calculateur 4 valide le calcul de la consommation d'huile et du temps de vol jusqu'au prochain besoin de remplissage d'huile ou bien que le calculateur 4 indique une incohérence des données ; ou bien - un acquittement indiquant au calculateur 4 qu'un opérateur valide que le remplissage est bien au niveau maximum, que l'indication du premier 30 dispositif 2 de mesure est bien cohérente avec une information 13 issue du dispositif 5 de visualisation de l'état du réservoir avant et après le 3033041 9 remplissage, que le calculateur 4 a calculé un temps de vol limite avant le prochain remplissage cohérent avec celui calculé « humainement » (c'est-à- dire par l'opérateur) à partir des informations relevées dans le livret moteur. Ce quatrième mode de réalisation est similaire au second mode de 5 réalisation. Cependant, là où le délai avant le prochain complément est forfaitaire dans le second mode de réalisation, il devient dans ce quatrième mode de réalisation directement fonction de la consommation d'huile du moteur ce qui permet d'optimiser la disponibilité du moteur. De plus, le temps n'est plus directement géré par l'opérateur mais par le calculateur 4 qui compte aussi le temps 10 et donne une ou plusieurs indications de besoin de remplissage avant le temps limite ou l'action de maintenance doit obligatoirement être réalisée. Selon ce quatrième mode de réalisation le système comporte deux voies de surveillance du niveau d'huile. De manière avantageuse, la première voie du calculateur 4 avec le dispositif 15 de mesure 2 assurent toujours le contrôle du niveau d'huile. La deuxième voie du calculateur 4 et les informations 12, 13 contrôlées et validées par l'opérateur permettent de réaliser le contrôle du temps. De même que pour le deuxième mode de réalisation, les deux voies de surveillance du niveau d'huile sont indépendantes et en concurrence pour annoncer 20 l'atteinte d'un niveau mini d'huile et le besoin de remplir le réservoir d'huile. Ainsi l'information Ir relative à l'état du réservoir (c'est-à-dire niveau d'huile, besoin de remplissage (niveau bas), niveau d'huile mini atteint, besoin de complément d'huile dans une délai de X heures, ....) est de type - de niveau primaire (à haut niveau d'intégrité) à partir d'une architecture 25 électrique duplex dissimilaire ou à partir d'une architecture électrique duplex similaire complétée alors d'une troisième source dissimilaire ; - de niveau secondaire à partir d'une architecture électrique simplex, alors complétée d'une fonction concurrente et indépendante de gestion du temps limite (délai) nécessitant un besoin de complément d'huile, fonction assurée 30 par l'équipage et / ou l'opérateur, ou fonction implémentée par une autre voie du calculateur 4. REVENDICATIONS1. Système de surveillance d'un réservoir d'huile (1) d'un turbomoteur comprenant : un premier dispositif (2) de mesure configuré pour générer une première information (I1) relative à une quantité d'huile du réservoir (1) d'huile ; un calculateur (4) recevant au moins en entrée la première information et une seconde information (I2) relative à la quantité d'huile, ledit calculateur (4) étant configuré pour déterminer une information (Ir) relative à un état du réservoir d'huile. 2. Système de surveillance selon la revendication 1, comprenant un second dispositif (3) de mesure configuré pour générer une seconde information (I2) relative à une quantité d'huile du réservoir (1) d'huile. 3. Système de surveillance selon la revendication 2, dans lequel le premier dispositif de mesure et le second dispositif de mesure sont chacun constitués par un capteur de préférence technologiquement différents, ledit capteur étant configuré pour mesurer une quantité d'huile du réservoir (1) d'huile. 4. Système de surveillance selon la revendication 2, dans lequel le premier dispositif de mesure est constitué d'un capteur configuré pour mesurer une quantité d'huile du réservoir (1) d'huile et dans lequel le second dispositif (3) est configuré pour détecter un niveau minimum d'huile du réservoir (1) d'huile. 5. Système de surveillance selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le calculateur (4) reçoit en entrée une troisième information (I3) caractéristique d'un niveau d'huile du réservoir. 6. Système de surveillance selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant un dispositif (5) de visualisation d'un état du réservoir d'huile, ledit dispositif (5) de visualisation étant configuré pour visualiser une quantité d'huile contenue dans le réservoir (1). 3033041 11 7. Système de surveillance selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un dispositif (3) d'acquittement ou d'acquisition de la seconde information (I2). 8. Système de surveillance selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel 5 l'information (Ir) relative à l'état du réservoir est du type : - de niveau primaire à partir d'une architecture électrique duplex dissimilaire ou à partir d'une architecture électrique duplex similaire complétée alors d'une troisième source dissimilaire ; - de niveau secondaire à partir d'une architecture électrique simplex, alors 10 complétée d'une fonction concurrente et indépendante de gestion du temps limite nécessitant un besoin de complément d'huile, fonction assurée par un équipage et / ou un opérateur, ou fonction implémentée par une autre voie du calculateur (4). 15 9. Turbomoteur d'un aéronef, comprenant un système de surveillance selon l'une des revendications précédentes. 10. Hélicoptère comprenant un système de surveillance selon l'une des revendications 1 à 8. 20