Brevet FR3044404A1 — publié le 20170602

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne la mesure d'une quantité d'huile d'un réservoir d'huile d'une turbine d'un aéronef, notamment d'un hélicoptère. ETAT DE LA TECHNIQUE Les turbines à gaz, utilisées par exemple pour motoriser les aéronefs, nécessitent de lubrifier et de refroidir les parties tournantes et en particulier les roulements. Ces fonctions sont en général assurées par une circulation d'huile, mise en mouvement par une ou plusieurs pompes. L'huile est stockée dans un réservoir, qui permet de contenir l'huile lorsque le moteur n'est pas en fonctionnement et de gommer les fluctuations de débit et de température du réseau de distribution d'huile. La lubrification et le refroidissement assurés par l'huile sont vitaux pour le fonctionnement du moteur. En revanche, un moteur en fonctionnement perd naturellement de faibles quantités d'huile. Il est donc indispensable de connaitre la quantité d'huile présente dans le circuit. La quantité d'huile dans les canalisations et dans les carters du moteur étant difficiles à évaluer, la mesure de la quantité d'huile est en général effectuée dans le réservoir lorsque le moteur est arrêté, typiquement avant le démarrage, c'est-à-dire lorsque la quasi-totalité de l'huile est présente dans le réservoir. L'évaluation de la quantité d'huile passe en général par une mesure de niveau ; la mesure est soit visuelle (observation du niveau par une jauge visuelle, c'est-à-dire une lumière transparente en général graduée permettant de voir le niveau d'huile dans le réservoir), soit automatique par un capteur par exemple relié au calculateur électronique. Dans le cas d'une mesure automatique par capteur, la mesure est régulièrement contrôlée par une inspection visuelle de la jauge visuelle. Un problème est que la relation entre le niveau d'huile et la quantité d'huile peut être dépendante de l'attitude (inclinaison) statique de l'appareil, selon la position du capteur dans le réservoir et la géométrie de ce dernier. On connait plusieurs solutions pour résoudre ce problème. Une première solution consiste en une lecture visuelle du niveau d'huile au moyen d'un dispositif transparent permettant à un opérateur de regarder le niveau d'huile dans le réservoir. Une seconde solution consiste à positionner le capteur à un emplacement où la relation niveau/quantité est la moins dépendante de l'attitude de l'aéronef (emplacement lié 3044404 2 à la géométrie du réservoir). De ce fait, La dépendance entre la mesure de niveau et la quantité d'huile est réalisée par conception. Une troisième solution consiste à utiliser plusieurs capteurs en divers emplacements du réservoir. Selon cette solution les mesures de niveau issues de ces capteurs sont traitées 5 informatiquement pour reconstituer la quantité d'huile dans le réservoir. Une quatrième solution consiste à utiliser des capteurs à compensation intégrée c'est-à-dire qu'ils comprennent un capteur d'inclinaison. Selon cette solution, la mesure d'inclinaison est fournie au calculateur de l'aéronef avec la mesure de niveau sur qui permet de compenser les effets de l'attitude par la connaissance de la géométrie du réservoir. 10 Une cinquième solution consiste à restreindre les attitudes statiques de l'aéronef dans lesquelles les opérations de contrôle sont possibles. Ces solutions présentent toutefois des inconvénients. La première solution visuelle nécessite un accès visuel au(x) moteur(s), imposant une ouverture des capots moteur. Elle ne permet pas un enregistrement ou une 15 transmission numérique du niveau d'huile à des fins de suivi de tendance. Elle nécessite de prendre des marges compensant les plages possibles d'inclinaison de l'aéronef. La seconde solution à capteur unique non compensé impose une installation du capteur à un emplacement précis du réservoir. Cette contrainte d'installation n'est pas toujours réalisable en regard de l'accessibilité de ce point de mesure optimal, ou nécessite 20 des dispositifs mécaniques complexes ou défiabilisants. Cette solution est en général peu favorable à la réutilisation des capteurs sur plusieurs applications du fait de la spécificité des capteurs. La troisième solution à capteurs multiples nécessite d'installer plusieurs capteurs : le coût excessif de la fonction la rend inutilisable. 25 La quatrième solution intégrant des mesures d'attitude dans le capteur est onéreuse. La cinquième solution est quant à elle contraignante pour l'opérateur de l'aéronef. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un système de surveillance de la quantité d'huile d'un 30 réservoir qui soit indépendant de l'attitude de l'aéronef et qui ne présente pas les inconvénients des solutions précitées. A cet effet, l'invention propose un système de surveillance d'une quantité d'huile d'un réservoir d'un moteur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur configuré pour : 3044404 3 - recevoir en entrée le niveau d'huile mesuré par un capteur de niveau d'huile d'un réservoir d'un moteur d'aéronef ; et configuré en outre pour : - à partir d'une valeur de l'attitude du moteur, corriger le niveau d'huile mesuré par le capteur par ladite valeur de l'attitude du moteur de manière à obtenir une quantité d'huile 5 contenue dans le réservoir du moteur d'aéronef. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le calculateur est configuré pour calculer l'attitude du moteur à partir d'une valeur de l'attitude d'installation dudit moteur relativement à l'attitude de 10 l'aéronef et de l'attitude de l'aéronef en tant que telle ; - le calculateur est configuré pour recevoir en entrée une valeur de l'attitude de l'aéronef issue d'une unité avionique de l'aéronef ; - le calculateur est configuré en outre pour recevoir en entrée une valeur de l'attitude d'installation dudit moteur relativement à l'attitude de l'aéronef issue 15 d'une unité avionique de l'aéronef ; - le calculateur comprend une mémoire dans laquelle sont stockées différentes valeurs de l'attitude d'installation dudit moteur relativement à l'attitude de l'aéronef ; - le calculateur est configuré pour sélectionner l'attitude du moteur parmi le panel 20 d'attitudes stockées dans la mémoire, selon un numéro d'installation ; - le calculateur est configuré pour recevoir en entrée la valeur de l'attitude du moteur issue d'une unité avionique de l'aéronef ; - le calculateur est configuré en outre pour, à partir de la quantité d'huile contenue dans le réservoir et de l'attitude du moteur, calculer un niveau 25 théorique qu'une jauge visuelle disposée sur le réservoir doit afficher relativement à ladite quantité d'huile déterminée et à ladite inclinaison du moteur ; - le calculateur est configuré pour prendre en compte un numéro de jauge visuelle privilégiée dans la détermination du niveau théorique. 30 L'invention concerne également un aéronef comprenant un moteur, le moteur comprenant un réservoir, l'aéronef comprenant en outre, un système de surveillance d'une quantité d'huile du réservoir d'un moteur d'aéronef selon l'une des revendications précédentes. Les avantages de l'invention sont multiples. 3044404 4 L'invention utilise un capteur de niveau unique et simple qui peut être intégré dans le réservoir sans contrainte d'emplacement. En conséquence, le capteur peut être générique et être installé sur plusieurs modèles de moteurs, présentant typiquement des géométries de réservoirs variés. 5 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 des dessins annexés sur lesquels : 10 - la figure 1 illustre un système de surveillance selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 illustre un système de surveillance selon un second mode de réalisation ; - la figure 3 illustre un système de surveillance selon un troisième mode de 15 réalisation ; - la figure 4 illustre un réservoir d'huile d'un moteur d'aéronef; - la figure 5 illustre une jauge visuelle d'un réservoir d'huile d'un moteur d'aéronef. Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. 20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les figures 1, 2, 3 illustrent un système de surveillance d'une quantité d'huile d'un réservoir d'un moteur d'aéronef, comprenant un calculateur 2. De manière avantageuse, le calculateur 2 est le calculateur de régulation du moteur. Le capteur 1 de niveau d'huile est un capteur de niveau d'huile H unique et simple 25 qui est intégré dans le réservoir R du moteur sans contrainte d'emplacement (voir la figure 4). De cette façon, le capteur 1 peut être générique et être installé sur plusieurs types de moteurs. Le capteur 1 peut être du type ultrason, infrarouge, capacitif, résistif, ou bien à flotteur avec une recopie de position de type LVDT, relais Reed, capteur à effet Hall, etc. 30 Le capteur 1 est, de préférence, connecté au calculateur 2 qui est lui-même connecté à une unité 3 avionique de l'aéronef, via un bus numérique de type ARINC 429, RS 422, CAN ou AFDX (ou tout autre type de liaison numérique). Le calculateur 2 est configuré pour recevoir en entrée un niveau NH d'huile mesuré par le capteur 1 de niveau d'huile d'un réservoir du moteur d'aéronef ; et est configuré en outre pour à partir d'une valeur de l'attitude eMoteur du moteur, corriger le niveau NH 3044404 5 d'huile mesuré par le capteur 1 par ladite valeur de l'attitude eMoteur du moteur de manière à obtenir une quantité QH d'huile contenue dans le réservoir du moteur d'aéronef. Ainsi, le calculateur 2 utilise une relation QH=f(eMoteur, NH) donnant la quantité d'huile QH présente dans le réservoir en fonction du niveau d'huile NH mesuré par le capteur 5 1 et de l'attitude du moteur eMoteur par rapport à une attitude de référence. L'attitude de référence est par exemple celle utilisée lors des essais. La relation QH=f(eMoteur, NH) reliant la quantité d'huile, l'inclinaison et le niveau mesuré peut être exprimée de manière analytique, ou tabulée. Elle peut être issue d'essais, de simulations numériques ou d'une combinaison des deux. 10 L'attitude eMoteur du moteur est fonction d'une valeur de l'attitude d'installation eInstall et de l'attitude eAéronef de l'aéronef en tant que telle. L'attitude eAéronef de l'aéronef est caractéristique de l'inclinaison de l'aéronef (par exemple, roulis et tangage). L'attitude d'installation est caractéristique de l'inclinaison du réservoir du moteur 15 relativement à l'aéronef. En effet, sur certains aéronef, le moteur et donc le réservoir peuvent être inclinés par rapport à l'inclinaison de référence, selon les contraintes d'installation du fabriquant de l'aéronef. En particulier, certains aéronefs sont équipés de plusieurs moteurs installés avec des inclinaisons différentes. Selon un premier mode de réalisation (voir la figure 1), le calculateur reçoit en 20 entrée la valeur de l'attitude (eMoteur) du moteur depuis l'unité 3 avionique de l'aéronef. Dans ce cas, une première unité 21 de calcul détermine alors en fonction de l'attitude eMoteur du moteur et du niveau d'huile NH la quantité QH d'huile contenue dans le réservoir. Selon un second mode de réalisation (voir la figure 2), le calculateur 2 reçoit d'une 25 part l'attitude eInstall d'installation du moteur et d'autre part l'attitude de l'aéronef eAéronef. Dans ce cas, une seconde unité 22 de calcul détermine, à partir de l'attitude d'installation du moteur et de celle de l'aéronef, l'attitude du moteur. Ensuite, la première unité 21 de calcul détermine alors en fonction de l'attitude eMoteur du moteur et du niveau d'huile NH la quantité QH d'huile contenue dans le réservoir. 30 Selon un troisième mode de réalisation (voir la figure 3), l'unité 3 avionique de l'aéronef transmet à une troisième unité 23 le numéro n de l'installation qui correspond au moteur à surveiller. En variante, le numéro d'installation du moteur n est déterminé par le calculateur 2 au moyen d'un détrompage électrique, c'est-à-dire un code binaire réalisé par la fermeture 35 ou l'ouverture d'un ou plusieurs contacts électriques connectés au calculateur. 3044404 6 n peut être le numéro du moteur, sur un aéronef multi-moteur, ou bien un numéro de modèle, dans le cas où le même moteur serait utilisé dans différents aéronefs avec des attitudes d'installation spécifiques. n peut par exemple être transmis au moyen d'une liaison numérique, ou de signaux discrets. En outre, le calculateur 2 comprend une mémoire 24 5 dans laquelle sont stockées les différentes attitudes d'installation du moteur. La troisième unité 23 sélectionne la valeur de l'attitude d'installation 0Install du moteur sélectionné selon la valeur de n. Puis, comme dans le second mode de réalisation, la seconde unité 22 de calcul détermine, à partir de l'attitude d'installation du moteur et de celle de l'aéronef, l'attitude du moteur et la première unité 21 de calcul détermine alors en fonction de 10 l'attitude eMoteur du moteur et du niveau d'huile NH la quantité QH d'huile contenue dans le réservoir. Chaque moteur dispose en général de plusieurs indicateurs visuels, typiquement un de chaque côté du moteur. Lors des maintenances et selon l'installation du moteur sur l'aéronef, seul un de ces indicateurs est privilégié pour les inspections. 15 De manière complémentaire, pour chacun des modes de réalisation ci-dessus décrits, le calculateur 2 est configuré pour, à partir de la quantité QH d'huile, déterminer un niveau théorique NTH affichée par la jauge visuelle privilégiée disposée sur le réservoir en fonction de ladite quantité QH d'huile contenue dans le réservoir déterminée précédemment. A ce titre, une quatrième unité 25 reçoit en entrée le numéro I de l'indicateur visuel 20 privilégié (typiquement droit ou gauche), la quantité d'huile QH et l'attitude du moteur considéré fournis par l'un des modes de réalisation précédemment décrits, et calcule le niveau théorique NTH qui devrait être lu sur l'indicateur visuel privilégié. Ainsi, il est possible, en comparant le niveau de la jauge visuelle privilégiée et le niveau théorique calculé NTH, de valider le bon fonctionnement du calcul de quantité d'huile, 25 et ce quelle que soit l'attitude de l'aéronef. Ainsi, le calculateur 2 est configuré pour prendre en compte un numéro de jauge visuelle privilégiée I dans la détermination du niveau théorique NTH. De manière complémentaire, au même titre que le numéro d'installation, le calculateur 2 est configuré pour recevoir en entrée le numéro de la jauge visuelle privilégiée 30 I issue d'une unité 3 avionique de l'aéronef. Différentes valeurs du numéro de la jauge visuelle privilégiée peuvent être stockées dans la mémoire 24. Dans ce cas, le calculateur 2 est configuré pour sélectionner le numéro de la jauge visuelle privilégiée I parmi ces numéros stockés. 3044404 7 En outre, on a décrit précédemment que le calculateur et l'unité avionique étaient deux entités distinctes mais on peut envisager que le système de surveillance est mis en oeuvre dans l'unité d'avionique. 5 REVENDICATIONS1. Système de surveillance d'une quantité d'huile d'un réservoir d'un moteur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur (2) configuré pour : - recevoir en entrée le niveau (NH) d'huile mesuré par un capteur (1) de niveau d'huile d'un réservoir d'un moteur d'aéronef ; et configuré en outre pour : - à partir d'une valeur de l'attitude (eMoteur) du moteur, corriger le niveau (NH) d'huile mesuré par le capteur (1) par ladite valeur de l'attitude (eMoteur) du moteur de manière à obtenir une quantité (QH) d'huile contenue dans le réservoir du moteur d'aéronef. 2. Système de surveillance selon la revendication 1, dans lequel le calculateur (2) est configuré pour calculer l'attitude (eMoteur) du moteur à partir d'une valeur de l'attitude d'installation (eInstall) dudit moteur relativement à l'attitude de l'aéronef (eAéronef) et de l'attitude (eAéronef) de l'aéronef en tant que telle. 3. Système de surveillance selon la revendication 2, dans lequel le calculateur (2) est configuré pour recevoir en entrée une valeur de l'attitude (eAéronef) de l'aéronef issue d'une unité (3) avionique de l'aéronef. 4. Système de surveillance selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel le calculateur (2) est configuré en outre pour recevoir en entrée une valeur de l'attitude d'installation (eInstall) dudit moteur relativement à l'attitude de l'aéronef (eAéronef) issue d'une unité (3) avionique de l'aéronef. 5. Système de surveillance selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel le calculateur (2) comprend une mémoire (24) dans laquelle sont stockées différentes valeurs de l'attitude d'installation (eInstall) dudit moteur relativement à l'attitude de l'aéronef (eaéronef). 30 6. Système de surveillance selon la revendication 5, dans lequel le calculateur (2) est configuré pour sélectionner l'attitude du moteur (eInstall) parmi le panel d'attitudes stockées dans la mémoire (24), selon un numéro d'installation (N). 25 3044404 9 7. Système de surveillance selon la revendication 1, dans lequel le calculateur (2) est configuré pour recevoir en entrée la valeur de l'attitude (eMoteur) du moteur issue d'une unité (3) avionique de l'aéronef. 5 8. Système de surveillance selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le calculateur (2) est configuré en outre pour, à partir de la quantité (QH) d'huile contenue dans le réservoir et de l'attitude du moteur (eMoteur), calculer un niveau théorique (NTH) qu'une jauge visuelle disposée sur le réservoir doit afficher relativement à ladite quantité (QH) d'huile déterminée et à ladite inclinaison du moteur (eMoteur). 10 9. Système de surveillance selon la revendication 8, dans laquelle le calculateur (2) est configuré pour prendre en compte un numéro de jauge visuelle privilégiée (I) dans la détermination du niveau théorique (NTH). 15 10. Aéronef comprenant un moteur, le moteur comprenant un réservoir, l'aéronef comprenant en outre, un système de surveillance d'une quantité d'huile du réservoir d'un moteur d'aéronef selon l'une des revendications précédentes.