Brevet FR3092147A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Surveillance du système d'étincelage d'un moteur d'aéronef Domaine technique [0001] La présente invention concerne de manière générale les moteurs d'aéronefs, et plus particulièrement la surveillance du système d'étincelage. État de l'art antérieur [0002] Le système d'étincelage, ou système de génération d'étincelles, d'un moteur d'aéronef, comporte un bottier haute énergie, un relai de boitier haute énergie, des faisceaux et des bougies. Il a pour fonction de générer des étincelles grâce aux bougies, à partir d'une source d'alimentation électrique de l'aéronef. [0003] Une première possibilité de surveillance du système d'étincelage est un simple constat auditif lorsque le moteur ne démarre pas. Il est alors demandé aux opérateurs de vérifier le bon fonctionnement du système d'étincelage en s'assurant de l'existence du claquement émis par les bougies lorsqu'elles sont alimentées en électricité. [0004] Il existe aussi des solutions intercalées entre bottier haute énergie et bougies, qui détectent une absence de n étincelles consécutives, avec n typiquement égal à 5, à partir du courant dans les bougies. Le cas échéant, un signal de défaut est envoyé au système FADEC, d'après l'anglais « Full Authority Digital Engine Control », du moteur. [0005] Ces solutions sont imparfaites et présentent des défauts, parmi lesquels l'impossibilité de localiser une panne, l'impossibilité de différentier une dérive lente d'un composant et un dysfonctionnement soudain, l'impossibilité de lier la surveillance à une maintenance préventive. Exposé de l'invention [0006] L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un dispositif de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, le système d'étincelage comportant un bottier haute énergie alimenté par unc source d'énergie électrique via un relai et relié à au moins une bougie, le dispositif de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs de mesure de courant et de tension disposés en amont et/ou en aval du bottier haute énergie et un module de surveillance auquel sont relié les capteurs de courant et de tension, le module de surveillance étant adapté à acquérir des valeurs de mesure de courant et de tension et à établir un diagnostic sur le système d'étincelage à partir des valeurs acquises. [0007] L'invention permet d'évaluer la santé du système d'étincelage. Elle permet par exemple de détecter un début de dégradation des composants du système d'étincelage. 2 Une maintenance préventive est alors possible, ce qui limite les pannes ducs à une absence d'allumage du moteur et augmente la fiabilité et la disponibilité des aéronefs. [0008] De plus, l'invention permet de localiser une éventuelle panne au sein du système d'étincelage. [0009] Selon une caractéristique préférée, le module de surveillance est adapté à acquérir les valeurs de mesure de courant et de tension à une fréquence égale ou supérieure à 50 kHz. [0010] Selon une caractéristique préférée, le module de surveillance est adapté à mémoriser un diagnostic établi. [0011] Selon une caractéristique préférée, le module de surveillance est adapté à comparer les valeurs acquises de courant et/ou de tension à des valeurs de référence pour établir un diagnostic. [0012] Selon une caractéristique préférée, le module de surveillance est adapté à déterminer au moins l'un parmi une énergie d'étincelle, un temps d'étincelle et une fréquence d'étincelle à partir des valeurs acquises de courant et/ou de tension et à les comparer à des valeurs de référence pour établir un diagnostic. [0013] Selon une caractéristique préférée, le module de surveillance est adapté à transmettre un diagnostic établi à l'au moins un parmi le FADEC du moteur, un autre système électronique embarqué de l'aéronef et un système externe à l'aéronef. [0014] L'invention concerne aussi un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef ca- ractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de surveillance tel que précédemment présenté. [0015] L'invention concerne aussi un procédé de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, le système d'étincelage comportant un boitier haute énergie alimenté par une source d'énergie électrique via un relai et relié à au moins une bougie, le procédé de surveillance étant caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de mesure de courant et de tension en amont et/ou en aval du boitier haute énergie, d'acquisition de valeurs de mesure de courant et de tension et d'établissement d'un diagnostic à partir des valeurs acquises. [0016] Selon une caractéristique préférée, le procédé de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef comporte en outre une étape préalable d'apprentissage pour déterminer des valeurs de référence à comparer aux valeurs acquises au cours de l'étape d'établissement d'un diagnostic. [0017] Le système d'étincelage et le procédé présentent des avantages analogues à ceux pré- cédemment présentés. [0018] Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en oeuvre par des instructions de programme d'ordinateur. [0019] En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support 3 d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre clans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. [0020] Cc programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. [0021] L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. [0022] Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette ou un disque dur. [0023] D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. [0024] Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé clans l'exécution du procédé selon l'invention. Brève description des dessins [0025] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles : [0026] [fig. I] illustre un dispositif de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un premier mode de réalisation de l'invention, [0027] [fig.2] illustre un dispositif de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, [0028] [fig.3] illustre un dispositif de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, [0029] [fig.4] illustre un module de surveillance compris dans le dispositif de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un mode de réalisation de l' invention, [0030] [fig.5] illustre un procédé dc surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un mode de réalisation de l'invention. [0031] Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. [0032] Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers [0033] Selon un mode de réalisation préféré représenté à la figure 1, le dispositif dc sur- veillance selon un premier mode de réalisation de l'invention équipe un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention sont décrits dans la suite et représentés dans les figures. [0034] Le système d'étincelage du moteur comporte un boiticr haute énergie 1 alimenté par une source d'énergie électrique 2 via un relai 3 et relié à au moins une bougie 4, par exemple deux bougies. [0035] Le rclai 3 est contrôlé par un module non représenté. [0036] Dans le cas d'un hélicoptère, les bougies sont utilisées pour le démarrage du moteur de l'hélicoptère, la fermeture du rclai n'est donc commandée que lors du démarrage du moteur de l'hélicoptère. [0037] Lorsque le rclai 3 est fermé, La source d'énergie électrique 2 fournit une tension continue au boitier haute énergie 1, par exemple de 28 V. Le boitier haute énergie 1 forme alors des impulsions d'excitation et les transmet aux bougies, de manière à leur fournir une énergie d'étincelle. [0038] Le dispositif de surveillance comporte un capteur de courant 10, par exemple une sonde à effet Hall, disposé en amont du boitier haute énergie 1 pour mesurer le courant en entrée du boitier haute énergie 1. [0039] Le dispositif de surveillance comporte un capteur de tension 11 disposé en amont du boitier haute énergie 1 pour mesurer la tension en entrée du boitier haute énergie 1. Cette configuration permet de surveiller plus particulièrement le boitier haute énergie et les composants en amont de celui-ci. [0040] Les capteurs de courant et de tension 10 et 11 sont reliés à un module de surveillance 12 qui acquiert les valeurs de mesure de courant et de tension à une fréquence d'échantillonnage égale ou supérieure à 50 kHz. [0041] Le module de surveillance 12 analyse les données acquises pour estimer un état de santé du système d'étincelage. [0042] Pour cela, les données acquises et/ou des données déterminées à partir des données acquises sont comparées à des valeurs de référence. [0043] Des données déterminées à partir des données acquises sont par exemple une énergie d'étincelle, un temps d'étincelle ou une fréquence d'étincelle. L'énergie d'étincelle est déterminée à partir du courant et de la tension consommés ou émis par le [initier haute énergie. Le temps d'étincelle est déterminé par exemple par le temps pendant lequel le courant consommé ou émis est non nul, ou supérieur à un seuil déterminé à partir des données acquises ou encore compris entre des valeurs de référence. La fréquence d'étincelle est la fréquence à laquelle « claque » une étincelle. Elle est donnée par l'équipement, essentiellement le boitier haute énergie, et elle est par exemple de l'ordre de 1Hz. [0044] Les valeurs de références sont par exemple des gabarits ou des valeurs seuils et sont déterminées par apprentissage, soit par un système expert, soit par rapport à des valeurs théoriques déterminées en fonction des caractéristiques techniques des composants du système d'étincelage, par exemple. [0045] Des exemples de diagnostics sont détaillés dans la suite. [0046] Le module de surveillance 12 transmet un diagnostic établi à l'au moins un parmi le FADEC du moteur, un autre système électronique embarqué de l'aéronef, et un système externe à l'aéronef. [0047] Un autre système électronique embarqué de l'aéronef est par exemple un système d'affichage, un calculateur de vol ou de maintenance. Un système externe à l'aéronef est par exemple un système de maintenance. [0048] La figure 2 représente le dispositif de surveillance selon un deuxième mode de réa- lisation de l'invention. [0049] Le système d'étincelage est identique à celui décrit en référence à la figure 1. Le dispositif de surveillance comporte des éléments similaires à ceux décrits plus hauts, mais dans ce mode de réalisation, les capteurs de courant et de tension sont disposés en aval du boitier haute énergie 1 pour mesurer la tension en sortie du boitier haute énergie 1. [0050] Plus précisément, chaque liaison entre le boitier haute énergie 1 et une des bougies est équipée de capteurs de courant et de tension 10 et 11. Cette configuration permet de surveiller plus particulièrement le boitier haute énergie et les composants en aval de celui-ci. [0051] La figure 3 représente le dispositif de surveillance selon un troisième mode de réa- lisation de l'invention. [0052] Le système d'étincelage est identique à celui décrit en référence à la figure 1. Le dispositif de surveillance comporte des éléments similaires à ceux décrits plus hauts, mais dans ce mode de réalisation, les capteurs de courant et de tension sont disposés en amont et en aval du boitier haute énergie 1 pour mesurer la tension en entrée et en sortie du boitier haute énergie 1. [0053] Ce mode de réalisation combine donc les caractéristiques des deux modes 6 précédents. Cette configuration permet de surveiller tous les composants du système d'étincelage. [0054] La figure 4 représente le module de surveillance compris dans le dispositif de sur- veillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un mode de réalisation de l'invention. [0055] Le module de surveillance a la structure générale d'un ordinateur. Il comporte notamment un processeur 100 exécutant un programme d'ordinateur mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, une mémoire 101, une interface d'entrée 102 et une interface de sortie 103. [0056] Ces différents éléments sont classiquement reliés par un bus 105. [0057] L'interface d'entrée 102 est reliée aux capteurs de courant et de tension 10 et 11 et est destinée à recevoir les grandeurs mesurées. [0058] Le processeur 100 exécute les traitements exposés dans la suite. Ces traitements sont réalisés sous la forme d'instructions de code du programme d'ordinateur qui sont mémorisées par la mémoire 101 avant d'être exécutées par le processeur 100. [0059] La mémoire 101 mémorise les valeurs mesurées, les valeurs de référence et les diagnostics établis. La mémoire 101 peut être scindée en différentes parties pour séparer les instructions, les valeurs de référence et les valeurs mesurées. [0060] L'interface de sortie 103 est reliée à l'au moins un parmi le FADEC du moteur, un autre système électronique embarqué de l'aéronef, et un système externe à l'aéronef pour délivrer les diagnostics établis. [0061] La figure 5 représente le procédé de surveillance d'un système d'étincelage d'un moteur d'aéronef, selon un mode de réalisation de l'invention. Le procédé comporte des étapes E0 à E6 mises en oeuvre dans le module de surveillance. [0062] L'étape E0 est un premier apprentissage des données destiné à déterminer les valeurs de référence. Les valeurs de référence sont téléchargées à partir d'une source usine. Il s'agit d'une opération initiale, effectuée une seule fois avant la mise en service du système d'étincelage. En variante, l'étape E0 peut être répétée au cours du cycle de vie du système d'étincelage pour mettre à jour les valeurs de référence. [0063] L'étape El est un second apprentissage des données pour modifier les valeurs de référence. L'étape El est effectuée par exemple à chaque démarrage du moteur de aéronef. Cette étape permet d'enrichir et d'affiner les données utilisées pour déterminer les valeurs de référence. [0064] L'étape El est par exemple réalisée à partir d'un système expert ou plus géné- ralement un système d'intelligence artificielle. Le second apprentissage comporte par exemple une recalibration des valeurs de référence en fonction de l'historique des acquisitions du système d'étincelage considéré, ou d'une flotte de systèmes d'étincelage en relation au travers du système externe auquel ils sont reliés. 7 [0065] Cette étape peut aussi mettre en jeu des techniques d'apprentissage profond, ou « deep learning », ou plus largement, des techniques d'apprentissage automatique. [0066] En variante, seule l'une des deux étapes E0 et El est effectuée. [0067] A l'étape E0 et à l'étape El, les valeurs acquises sont mémorisées pour servir de valeurs de référence. De plus, des valeurs peuvent être calculées à partir des valeurs acquises, telles qu'une énergie d'étincelle ou un temps d'étincelle, pour servir également de valeurs de référence. [0068] L'étape suivante E2 est la détection de la fermeture du rclai 3. Le système d'étincelage est alors sollicité pour créer des étincelles par les bougies. [0069] L'étape suivante E3 est la mesure de courant et de tension en amont et/ou en aval du boiticr haute énergie et l'acquisition des valeurs de mesure de courant et de tension par exemple pendant une durée prédéterminée à partir de la détection de la fermeture du rclai 3. Les valeurs acquises sont mémorisées. De plus, des valeurs peuvent être calculées à partir des valeurs acquises, telles qu'une énergie d'étincelle, un temps d'étincelle ou une fréquence d'étincelle. Une étincelle est caractérisée par un profil typique de tension et courant à l'instant de l'étincelage. La fréquence d'étincelle est déterminée par mesure du temps, à savoir du nombre de périodes d'échantillonnage, entre deux étincelles successives. [0070] L'étape suivante E4 est la comparaison des valeurs mesurées de courant et de tension et/ou des valeurs calculées avec des valeurs de référence. Les valeurs de référence sont déterminées par exemple par apprentissage, ou sont prédéterminées en fonction des caractéristiques des composants du système d'étincelage, ou sont déterminées par un système expert. [0071] L'étape suivante E5 est l'établissement d' un diagnostic à partir des résultats de com- paraison. Le diagnostic établi est mémorisé. [0072] Des exemples de diagnostics sont les suivants : Une énergie d'étincelle faible conjuguée à un courant faible et à une tension nominale indique, suivant le point où sont effectuées les mesures, un circuit ouvert en aval du point de mesure de courant et de tension, ou une panne, telle qu'un circuit ouvert, du boitier haute énergie, Une énergie d'étincelle faible conjuguée à un courant faible et une tension faible indique un court-circuit en amont du point de mesure de courant et de tension, Une énergie d'étincelle faible conjuguée à une tension faible et un fort courant indique, suivant le point où sont effectuées les mesures, un court-circuit en aval du point de mesure ou une panne, telle qu'un court-circuit, du boitier haute énergie, Une énergie d'étincelle faible conjuguée à une tension et un courant éloignés 8 de leur valeur nominale indique une dérive du [initier haute énergie ou une dérive des bougies, Une fréquence d'étincelle irrégulière indique une bougie vieillissante. [0073] L'étape suivante E6 est la transmission du diagnostic établi, soit au FADEC du moteur, soit à un autre équipement électronique de l'aéronef, soit à un système de maintenance externe, ou à plusieurs de ces éléments. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]