Brevet FR3075272A1 — publié le 20190621

DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'UN RESERVOIR D'HUILE A PARTIR D'UN SECOND RESERVOIR DESCRIPTION Le sujet de ('invention est un dispositif, prevu pour un moteur d'aeronef, d'alimentation d'un reservoir en huile par un second reservoir. Certains avions comportent un dispositif permettant ('alimentation de reservoirs d'huile adjacents aux moteurs et assurant leur lubrification par de I'huile originaire d'un second reservoir, situe ailleurs dans I'avion, generalement commun a tour les moteurs et relie aux reservoirs des moteurs par des dispositifs respectifs comprenant un conduit d'alimentation, une pompe, et un moyen de commande a fonctionnement automatique ou commande par un operateur ; la commande peut etre continue ou par impulsions, a chacune desquelles une dose d'huile determinee est supposee etre delivree. De tell dispositifs, souvent appeles ORRS (« Oil Remote Replenishing System »), permettent d'eviter de devoir verifier visuellement les niveaux d'huile dans les reservoirs des moteurs, ainsi que les remplissages manuels, et ils offrent donc une meilleure commodite, puisqu'il devient inutile d'ouvrir les nacelles contenant les moteurs et leurs reservoirs, en devant notamment recourir a une echelle ou un escabeau. II convient d'eviter aussi bien les sous-remplissages du reservoir, qui interrompraient la lubrification correcte, que les sur-remplissages qui sont eux aussi nuisibles au bon fonctionnement des moteurs. Le dispositif de commande est donc renseigne par une sonde evaluant le niveau d'huile a l'interieur de chaque reservoir du moteur et permettant d'evaluer des doses d'alimentation convenables, c'est-a-dire la duree d'actionnement de la pompe ou le nombre de ses impulsions de fonctionnement. Les sondes souvent utilisees dans la pratique sont a flotteur magnetique coulissant sur une colonne verticale et commandant la commutation de relais disposes en rangee devant la colonne. Ces sondes, presentees comme robustes et fiables, sont neanmoins sujettes a des derives de mesure aptes a provoquer un mauvais remplissage et la venue 2 d'une des situations proscrites (niveau d'huile trop ha ut ou niveau trop bas) mentionnees ci-dessus, sans que l'operateur ait la possibilite de s'en a percevoir autrement que par une fastidieuse inspection visuelle dans la nacelle. Dans le document FR 3 013 330 A, on decrit un dispositif d'aeronef dans 5 lequel les reservoirs de moteur sont remplaces par un reservoir commun qui alimente chacun des moteurs. II est a noter que les reservoirs presents dans les nacelles sont supposes etre completement elimines. Si l'avantage d'eviter des inspections ou des interventions trop frequentes dans les nacelles est obtenu, il n'est nullement evident que des doses convenables d'huile soient delivrees. Le document mentionne que le reservoir 10 central est muni d'une jauge de niveau d'huile dont les informations peuvent etre transmises aux electroniques de commande des moteurs. II est plausible de penser que des doses exigees par ces electroniques sont delivrees a chacun des moteurs ; mais l'adequation aux besoins reels n'est pas garantie, si par exemple la sonde est defectueuse, les besoins en huile ont ete mal estimes, ou une fuite d'huile est presente le 15 long des conduits d'acheminement. Sous une forme generale, un aspect de ('invention est un dispositif comprenant un premier reservoir d'huile adjacent a un moteur de propulsion de l'aeronef, un second reservoir d'huile distinct du moteur, un systerne d'alimentation du premier reservoir par de l'huile extraite du second reservoir, une premiere sonde de 20 niveau d'huile dans le premier reservoir, une unite de commande du systerne d'alimentation, sensible a des mesures de la premiere sonde, caracterise en ce qu'il comprend une unite d'estimation et de comparaison de doses d'huile extraites du second reservoir et de doses d'huile revues par le premier reservoir. Ce dispositif peut etre exploite par le procede suivant. Tant que 25 ('estimation des doses d'huile extraites du second reservoir concorde assez bien avec les mesures de quantite de remplissage du premier reservoir, le dispositif est suppose fonctionner correctement : il est inutile de se livrer a des inspections de routine des reservoirs et notamment du premier d'entre eux ; dans le cas contraire, le dispositif revele une deterioration pouvant porter soit sur la sonde du premier reservoir, soit sur 3 l'integrite du dispositif d'alimentation, parmi des causes potentielles importantes. Une alerte peut alors etre donnee. L'estimation des doses d'huile delivree par le second reservoir peut etre faite de plusieurs manieres : soit par un calcul fon& sur une multiplication du nombre 5 d'impulsions de delivrance d'huile, en supposant que la quantite fournie a chaque impulsion de pompage est connue est invariable ; ou encore, par une sonde equipant le second reservoir et pouvant eventuellement et avantageusement etre une sonde de niveau de genre semblable a celle du premier reservoir. Dans ce dernier cas, les sondes peuvent etre touter deux a flotteur magnetique et rangee d'interrupteurs se succedant le 10 long d'une ligne verticale de mouvement du flotteur. Un autre aspect de ('invention est un aeronef auquel ce dispositif est integre. Le second reservoir peut alors etre un reservoir unique place dans une carlingue de l'aeronef, le premier reservoir et le systerne d'alimentation existant a 15 plusieurs exemplaires sur des cotes de l'aeronef, aux endroits ou sont situes les moteurs, notamment sous les ailes. Quant au dispositif d'alerte, it est envisage, s'il existe, de le placer a un tableau de bord d'un poste de pilotage de l'aeronef. L'invention sera maintenant expliquee plus en details a l'aide des figures 20 suivantes, qui en illustrent une realisation donnee a titre purement illustratif : - la figure 1 illustre un dispositif connu ; - la figure 2 represente de facon plus concrete le second reservoir ou reservoir d'avion; - la figure 3 represente un dispositif complet, ou le second reservoir 25 dessert plusieurs premiers reservoirs ; - la figure 4 represente un reservoir d'huile ; - la figure 5 represente une sonde de niveau ; - les figures 6 et 7 montrent deux etats de fonctionnement de la sonde ; - la figure 8 represente des signaux de sortie, corrects ou non, de la sonde ; 4 - et les figures 9 et 10 illustrent deux realisations possibles de ('invention. La figure 1 illustre schernatiquement un dispositif connu. Un reservoir de moteur 1 est muni d'une sonde 2 de niveau d'huile, qui communique ses mesures a 5 une unite d'acquisition 3. Quand cette derniere juge le niveau d'huile insuffisant, elle envoie un signal a une unite de demande de correction 4 qui fait intervenir un systerne d'alimentation 5. Le systerne d'alimentation 5 comprend un reservoir d'avion 7 (figure 2) muni d'une pompe 8 electrique et, en aval de celle-ci, une vanne de commutation 9 par laquelle le reservoir d'avion 7 peut alimenter le reservoir de moteur 1 en huile en ouvrant 10 un conduit d'alimentation 10 qui les relie, cette conduite d'alimentation 10 etant munie de clapets anti-retour 11 aux bornes des reservoirs 1 et 7. Comme le montre la figure 3, un reservoir de moteur 1 est present sur chacun des moteurs 12 d'un avion 51 represents seulement partiellement et desservi par un conduit d'alimentation 10 particulier, et la vanne de commutation 9 permet de choisir tour a tour celui des conduits d'alimentation 15 10 a ouvrir et celui des reservoirs de moteur 1 a alimenter. Le systerne d'alimentation 5 commun aux differents moteurs 12 et reservoirs de moteur 1 est place dans la carlingue de I'avion 51. Le second reservoir 7 est en general muni d'une jauge visuelle de niveau d'huile. La verification de son remplissage se fait au cours d'entretiens entre vols successifs. Quand le remplissage est effectue et que la sonde 2 indique un niveau 20 suffisant, ('unite d'acquisition 3 I'indique au systerne d'alimentation 6, qui interrompt le fonctionnement de la pompe 8. En variante, les commander peuvent etre effectuees par l'intermediaire d'un operateur. Le reservoir de moteur 1, la sonde 2, ('unite d'acquisition 3 et ('unite de commande de correction 4 sont situes dans un systerne de puissance integre (IPPS) 50, eloigne de I'avion 51, et les communications se font preferablement par 25 fil, de facon analogique ou numerique, par exemple a ('aide d'un bus de donnees de type ARINC. La figure 4 schematise la necessite de maintenir un niveau 53 d'huile entre une limite inferieure 54 et une limite superieure 55 a l'interieur de chaque reservoir de moteur 1, afin d'eviter a la foil un defaut de lubrification dans le moteur 12 et un 30 remplissage excessif, le sommet du reservoir 1 etant un volume d'aeration et d'expansion 5 de l'huile qui dolt rester libre. Des derives de la sonde 2 qui aboutiraient soit a surestimer soit a sous-estimer la quantite d'huile et la hauteur du niveau 53 doivent donc etre touter deux evitees. Un genre de sonde de niveau frequemment rencontre dans ce domaine 5 est une sonde a flotteur magnetique, comprenant, comme le montre la figure 5, un circuit electrique 14 comprenant une rangee d'interrupteurs 15 notes S1 a S38, ouverts au repos et dont chacun est relie par une liaison electrique 16 a une ligne d'alimentation 17, (menant a une borne d'alimentation 18 d'un cote, et a une borne de masse 19 par l'intermediaire d'une ligne de retour 25 de l'autre cote), et a une ligne de signal 20 10 menant a une borne de signal 21. Les liaisons electriques 16 sont regroupees en trois faisceaux 22, 23 et 24 avant d'atteindre la ligne de signal 20, selon un dispositif regulier dans lequel les interrupteurs 15 notes S2, S5, S8, ..., S35 aboutissent a un premier faisceau 22, les interrupteurs 15 suivants notes S3, S6, S9, ..., S36 a un second faisceau 23, et les autres interrupteurs 15 notes S4, S7, S10, ..., S37 a un troisierne faisceau 24. Les 15 interrupteurs 15 extremes notes S1 et S38 font toutefois exception en etant relies directement et individuellement a la ligne de signal 20. Des resistances R1, R2, R3, ..., R35 sont presentes sur la ligne d'alimentation 17 entre chaque liaison 16 pour les interrupteurs 15 notes S2 a S37 ; d'autres resistances R36 a R38 sont presentes respectivement sur les faisceaux 22, 23 et 24 ; et des resistances R39 et R40 sont 20 presentes respectivement sur la ligne d'alimentation 17 entre la borne d'alimentation 18 et l'interrupteur 15 note S38 qui est le plus proche d'elle, et sur la ligne de retour 25. La sonde 2 est completee par un flotteur magnetique 26, represents aux figures 6 et 7, et qui est apte a fermer soit deux interrupteurs 15 consecutifs, soit trois interrupteurs 15 consecutifs suivant sa hauteur. Le flotteur magnetique 26 est pour cela 25 place dans une jambe verticale du reservoir 1 de maniere a y pouvoir coulisser, cette jambe etant placee devant le circuit electrique 14, et le flotteur magnetique 26 venant donc en face de la rangee d'interrupteurs 15 en suivant les variations du niveau d'huile 53. La hauteur du flotteur magnetique 26 peut etre deduite par le rapport 30 entre les tensions VO et V1 respectivement presentes a la borne de signal 21 et a la borne 6 d'alimentation 18 par rapport a la borne de masse 19, selon (par exemple) la formule suivante : (R3 +R2 + R1+ R40) +1/ 2(R5 +R4) 170 -171 (135 Rn + R39 +R40) n=1 5 si, le flotteur magnetique 26 ferme les interrupteurs 15 notes S5, S6 et S7. La fonction theorique donnant le niveau 53 d'huile en fonction du rapport V0/V1 est lineaire et donnee a la figure 8. La sonde 2 est toutefois sujette a des degradations de ses constituants, 10 qui se repercutent par des derives sur les mesures. Les origines de ces degradations peuvent etre dues a des vieillissements produits par des cycles thermiques ou mecaniques, des vibrations, de la fatigue ou de ('alteration chimique, entre autres. Les principales degradations qu'on peut envisager concernent les connexions a l'endroit des bornes, ('apparition de resistances supplementaires ou ('augmentation de resistances sur 15 les lignes electriques, ou le blocage ou le court-circuit de certains des interrupteurs 15. Une situation extreme est le blocage du flotteur magnetique 26 a une hauteur fixe. Si la courbe 52 (rectiligne) de la figure 8 represente le signal resultant d'un fonctionnement correct de la sonde 2, les courbes 27, 28 et 29 consistant en une pente differente, en une perturbation locale de type oscillatoire, et une perturbation consistant en une sous- 20 estimation du signal a reservoir peu empli et une sur-estimation de ce signal quand le reservoir est plus empli, peuvent apparaitre. Ces fonctions perturbees correspondent respectivement a une resistance supplementaire sur la ligne de retour 25, un interrupteur 15 restant ouvert et exercant sa perturbation seulement quand le flotteur magnetique 26 passe devant lui, et un court-circuit d'une resistance entre deux des interrupteurs 15. 25 D'autres fonctions perturbees peuvent etre rencontrees, mail touter ont la caracteristique, utile a la bonne execution de ('invention, que ces perturbations par rapport a la fonction de signal normale (de la courbe 52) ont des intensites differentes le long de cette fonction, selon donc le degre de remplissage du reservoir. 7 Une realisation de l'invention va maintenant etre decrite au moyen de la figure 9. Le dispositif comprend encore le reservoir de moteur 1, la sonde 2, ('unite d'acquisition 3 et ('unite de demande de correction 4 connus, et le reservoir de moteur 1 est encore alimente par le reservoir d'avion 7 au moyen du systerne d'alimentation 5. Le 5 reservoir d'avion 7 est toutefois muni d'une sonde 30 de niveau d'huile pouvant etre semblable a la sonde 2, et qui delivre donc un signal a une unite d'acquisition 31 semblable a ('unite d'acquisition 3. Les signaux des unites d'acquisition 3 et 31 sont tour deux fournis a une unite de detection d'erreur 32 qui gouverne une unite de commande 33 de la pompe 8. Le fonctionnement de l'invention est le suivant : chaque dose d'huile 10 fournie par le reservoir d'avion 7 doit atteindre le reservoir de moteur 1 apres un court Mai. Les sondes 2 et 30 permettent de mesurer les variations des niveaux d'huile provoquees par les doses extraites du reservoir d'avion 7 et les doses, normalement identiques, parvenant au reservoir de moteur 1. L'unite de detection d'erreur 32 estime ces doses a partir des mesures faites par les sondes 2 et 30 et les compare. Si une des 15 sondes 2 et 30 fonctionne mal et qu'une perturbation du genre de celles de la figure 8 apparait, les estimations de doses sont differentes. Si un seuil de discordance des estimations est atteint, it est possible de signaler un defaut d'alimentation en activant un dispositif d'avertissement ou d'alarme 56 aboutissant au poste de pilotage de l'avion 51 et declenche par ('unite de detection d'erreur 32. On sera ainsi averti du risque d'un 20 mauvais remplissage, ce qui permettra de prendre les mesures d'entretien necessaires des apres la fin du vol. Une discordance des estimations sera aussi identifiee avec d'autres defauts du dispositif, comme une fuite d'huile hors du conduit d'alimentation 10. Une conception un peu differente est donnee a la figure 10, et qui 25 differe de la precedente en ce que la deuxierne sonde 30 et son unite d'acquisition 31 sont absentes. La commande d'alimentation s'effectue alors par des impulsions, pouvant etre appliquees manuellement par un operateur, pour declencher a chacune d'elles un fonctionnement temporaire et de duree invariable de la pompe 8, suppose delivrer une dose de quantite connue et egalement invariable d'huile a chacune des impulsions dans 30 le reservoir de moteur 1. La comparaison faite par ('unite de detection d'erreur 32 porte 8 alors sur des estimations du volume d'huile recu par le reservoir de moteur 1 d'apres les variations de niveau indiquees par la sonde 2 et du volume extrait du reservoir d'avion 7 d'apres le nombre d'impulsions, que l'unite de commande 33 communique a l'unite de detection d'erreur 32. Si un desaccord depassant un seuil apparait entre les deux 5 estimations, on en deduit encore un defaut de dispositif, et l'alarme peut etre donnee comme precedemment. Le dispositif conforme a ('invention peut etre realise sous des formes differentes de celles qu'on a indiquees. En particulier, les equipements electroniques peuvent appartenir a un calculateur unique ou a des calculateurs differents. 10 Ou encore, la seconde sonde 30 pourrait etre remplacee, par exemple, par un debitmetre 57 installe sur le conduit d'alimentation 10 menant du reservoir d'avion 7 au reservoir de moteur 1, et qui mesurerait le debit d'huile quittant le reservoir d'avion 7. Les comparaisons seraient menees comme precedemment, les mesures du debitmetre 57 etant transmises a ('unite d'acquisition REVENDICATIONS1. Dispositif pour aeronef comprenant un premier reservoir (1) d'huile adjacent a un moteur (12) de propulsion de l'aeronef, un second reservoir (7) d'huile distinct du moteur, un systerne d'alimentation (5) du premier reservoir (1) par de l'huile extraite du second reservoir, une premiere sonde (2) de niveau d'huile dans le premier reservoir, une unite de commande du systerne d'alimentation, sensible a des mesures de Ia premiere sonde, caracterise en ce qu'il comprend une unite d'estimation et de comparaison de doses d'huile extraites du second reservoir et de doses d'huile revues par le premier reservoir. 2. Dispositif selon Ia revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend une seconde sonde (30) de niveau d'huile, dans le second reservoir (7), et l'unite de comparaison (33) est renseignee par des unites d'acquisition (3, 31) de mesures des sondes (2, 30). 3. Dispositif selon Ia revendication 2, caracterise en ce que Ia premiere sonde (2) et Ia seconde sonde (30) sont des sondes a flotteur magnetique (26) et a rangee d'interrupteurs (15) se succedant le long d'une rangee verticale de mouvement des flotteurs. 4. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend un debitmetre (57) sur un conduit d'alimentation (10) menant du second reservoir (7) au premier reservoir (1), et l'unite de comparaison (33) est renseignee par des unites d'acquisition (3, 31) de mesures de la premiere sonde (2) et du debitmetre (57). 5. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que l'unite de comparaison (33) est renseignee par l'unite de commande (32) du systerne d'alimentation, d'apres une duree de fonctionnement du systerne d'alimentation (5). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise par un moyen d'alerte, declenche par l'unite d'estimation et de comparaison, quand une discordance entre les estimations de dose revues par le premier reservoir et les estimations de dose extraites du second reservoir &passe un seuil. 10 7. Aeronef, caracterise en ce qu'il comprend le dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes. 8. Aeronef selon la revendication 7, caracterise en ce que le second reservoir (7) est unique et place dans une carlingue de l'aeronef, et le premier reservoir et 5 le systerne d'alimentation sont a plusieurs exemplaires sur des cotes opposes de l'aeronef.