Brevet FR3100613A1 — publié le 20210312

Procédé de surveillance d’un train épicycloïdal d’un aéronef, comportant les étapes suivantes : - acquisition, à une fréquence d’échantillonnage prédéterminée, de premières valeurs ( ) d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal ; - mesure, à une pluralité d’instants successifs, de valeurs ( ) d’une vitesse de rotation de l’une au moins des roues dentées du train ; - calcul de valeurs ( ) d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre deux roues dentées du train épicycloïdal ; - détermination de secondes valeurs ( ) dudit signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites secondes valeurs étant échantillonnées en fonction d’une phase dudit point de contact et formant des données secondaires d’onde mécanique ; et - utilisation des données secondaires d’onde mécanique ( ) pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal. Figure 3. PROCÉDÉ DE SURVEILLANCE D’UN TRAIN ÉPICYCLOÏDAL PAR MESURE D’ONDE MÉCANIQUE PROGRESSIVE L’invention se rapporte au domaine de la surveillance d’un dispositif de transmission mécanique dans un aéronef. Etat de la technique antérieure On connaît dans l’art antérieur différents systèmes et procédés de surveillance d’un dispositif de transmission mécanique dans un aéronef. Dans la demande de brevet EP3217170, il est enseigné de surveiller un tel dispositif de transmission mécanique à l’aide d’un capteur acoustique. Le capteur acoustique mesure un signal acoustique, généré par des vibrations mécaniques dans le dispositif de transmission mécanique. Une anomalie dans le fonctionnement du dispositif de transmission mécanique se traduit par l’apparition de pics caractéristiques dans le spectre en fréquences du signal acoustique mesuré. Un objectif de la présente invention est de proposer un procédé amélioré pour surveiller un dispositif de transmission mécanique dans un aéronef, qui soit particulièrement adapté à la surveillance d’un train épicycloïdal. Présentation de l’invention Cet objectif est atteint avec un procédé de surveillance d’un train épicycloïdal d’un aéronef, dans lequel le train épicycloïdal comporte deux premières roues dentées montées coaxiales et au moins une seconde roue dentée engrenant avec les deux premières roues dentées, le procédé comportant les étapes suivantes : - acquisition, à une fréquence d’échantillonnage prédéterminée, de premières valeurs d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites premières valeurs formant des données primaires d’onde mécanique ; - mesure, à une pluralité d’instants successifs, de valeurs d’une vitesse de rotation de l’une au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée, lesdites valeurs mesurées formant des données primaires de rotation ; - à partir des données primaires de rotation, calcul de valeurs d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre l’une première roue dentée et l’une seconde roue dentée du train épicycloïdal, lesdites valeurs calculées formant des données secondaires de rotation ; - à partir des données primaires d’onde mécanique et des données secondaires de rotation, détermination de secondes valeurs dudit signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites secondes valeurs correspondant à un échantillonnage régulier en fonction de la phase dudit point de contact et formant des données secondaires d’onde mécanique ; et - utilisation des données secondaires d’onde mécanique pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal. Les deux premières roues dentées montées coaxiales se nomment respectivement couronne et soleil, où le soleil est entouré par la couronne. L’au moins une seconde roue dentée se nomme satellite. Les données primaires d’onde mécanique correspondent à un échantillonnage, en fonction du temps, d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal. Ledit signal se rapporte à une vibration dans un milieu élastique. Il peut s’agir d’un signal acoustique, ou d’un signal vibrationnel apte à être mesuré par un accéléromètre. Un intervalle de temps entre deux instants d’échantillonnage successifs est constant. Les données primaires de rotation sont mesurées à différents instants, en parallèle de l’acquisition des données primaires d’onde mécanique. Les données primaires de rotation désignent des mesures de la vitesse de rotation respective de l’une au moins des roues dentées du train épicycloïdal. La vitesse de rotation, ou régime moteur, est exprimée par exemple en tour(s) par unité de temps. La vitesse de rotation est mesurée par exemple à l’aide d’un capteur optique détectant le passage d’un point de repère prédéterminé sur la roue dentée. Les données secondaires de rotation sont des valeurs calculées d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre deux roues dentées dans le train épicycloïdal. La vitesse de rotation dudit point de contact forme un régime dit fictif. Le point de contact est un point de contact entre un satellite et la couronne, ou entre un satellite et le soleil. L’un quelconque de ces points de contact peut être considéré. Les valeurs d’une vitesse de rotation du point de contact sont déterminées pour une pluralité d’instants, correspondant de préférence aux instants de mesure des données primaires de rotation. On utilise ensuite les valeurs calculées d’une vitesse de rotation du point de contact, pour simuler un ré-échantillonnage du signal formé par l’onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal. Le ré-échantillonnage est cette fois constant en fonction de la phase dudit point de contact. En d’autres termes, on a une différence de phase constante entre deux points du ré-échantillonnage, où la phase se rapporte audit point de contact et est obtenue à partir de la vitesse de rotation dudit point de contact. Ce nouvel échantillonnage du signal formé par l’onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal forme des données secondaires d’onde mécanique. On utilise ensuite lesdites données secondaires d’onde mécanique pour détecter une anomalie dans le fonctionnement du train épicycloïdal. Pour cela, on peut utiliser des modèles, associant une anomalie avec des caractéristiques prédéfinies d’une fonction qui dépend desdites données secondaires d’onde mécanique. Les modèles peuvent être déterminés expérimentalement ou par simulations. L’invention offre ainsi un procédé pour surveiller un train épicycloïdal d’un aéronef, basé sur un ré-échantillonnage astucieux d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal. Il peut être avantageux de ré-échantillonner en phase un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans un dispositif de transmission mécanique, lorsque ce dernier est un engrenage simple à seulement deux roues dentées. Dans le cas d’un train épicycloïdal, l’agencement complexe des roues dentées incite l’homme du métier à éviter un tel ré-échantillonnage. L’idée à la base de l’invention consiste à conserver un ré-échantillonnage en phase, mais en prenant comme référence non pas l’une des roues dentées du train épicycloïdal, mais un point de contact entre deux de ces roues dentées. Les inventeurs ont pu montrer que cette idée permet d’obtenir des données ré-échantillonnées permettant un repérage efficace d’une anomalie mécanique du train épicycloïdal. Avantageusement, la vitesse de rotation du point de contact entre une première roue dentée et une seconde roue dentée du train épicycloïdal est une combinaison linéaire des vitesses de rotation respectives desdites première et secondes roues dentées. L’une au moins desdites vitesses de rotation respectives peut être calculée à partir des données primaires de rotation ( ) et des nombres de dents respectifs de deux au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée. Selon un mode avantageux de réalisation, l’utilisation des données secondaires d’onde mécanique ( ) pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal comprend : - un calcul de données d’analyse, comportant un calcul d’une transformée de Fourier des données secondaires d’onde mécanique ( ), où la transformée de Fourier transforme une fonction d’une phase en une fonction d’un ordre ; et - l’utilisation desdites données d’analyse pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal. On peut alors utiliser des données d’analyse associées à au moins un ordre entier, pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal. Le calcul de données d’analyse peut comprendre le calcul d’une densité spectrale de puissance des données secondaires d’onde mécanique ( ). Alternativement, le calcul de données d’analyse peut comprendre le calcul d’une densité spectrale de puissance moyennée des données secondaires d’onde mécanique ( ). Alternativement encore, le calcul de données d’analyse peut comprendre le calcul d’un spectrogramme regroupant une pluralité de valeurs d’une densité spectrale de puissance moyennée des données secondaires d’onde mécanique ( ). Le signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal peut être un signal acoustique, acquis à l’aide d’un capteur d’onde acoustique. Ce capteur d’onde acoustique est avantageusement agencé en une position espacée du train épicycloïdal. Alternativement, le signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal est un signal de vibration, acquis à l’aide d’un accéléromètre. Le procédé de surveillance peut comprendre en outre une étape de maintenance sur le train épicycloïdal, lorsqu’une anomalie liée au fonctionnement de ce dernier est détectée à l’aide des données secondaires d’onde mécanique ( ). Enfin, ledit procédé de surveillance peut comporter en outre une étape préliminaire de détermination d’indicateurs de santé, laquelle comporte les sous-étapes suivantes : - pour une pluralité de vols, acquisition de données primaires d’onde mécanique et de données primaires de rotation, et détermination des données secondaires de rotation et des données secondaires d’onde mécanique correspondantes ; - pour chacun de la pluralité de vols, calcul de données d’analyse, ledit calcul comportant un calcul d’une transformée de Fourier des données secondaires d’onde mécanique ; et - mise en corrélation des données d’analyse avec des informations relatives à une anomalie ou une absence d’anomalie de fonctionnement du train épicycloïdal. L’invention concerne également un système de surveillance pour surveiller un train épicycloïdal d’un aéronef, le système comprenant : - un train épicycloïdal qui comporte deux premières roues dentées montées coaxiales et au moins une seconde roue dentée engrenant avec les deux premières roues dentées ; - au moins un capteur d’onde mécanique, agencé pour acquérir, à une fréquence d’échantillonnage prédéterminée, des premières valeurs d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites premières valeurs formant des données primaires d’onde mécanique ( ) ; - au moins un capteur de vitesse de rotation, agencé pour acquérir, à une pluralité d’instants successifs, des valeurs d’une vitesse de rotation de l’une au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée, lesdites valeurs mesurées formant des données primaires de rotation ( ) ; et - un processeur, configuré pour recevoir en entrée les données primaires d’onde mécanique ( ) et les données primaires de rotation ( ), pour calculer des valeurs ( ) d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre l’une première roue dentée et l’une seconde roue dentée du train épicycloïdal, pour déterminer des secondes valeurs dudit signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites secondes valeurs étant échantillonnées en fonction d’une phase dudit point de contact, et pour fournir en sortie une information ( ) relative à la présence ou non d’une anomalie de fonctionnement du train épicycloïdal. Le capteur d’onde mécanique est typiquement un capteur acoustique, agencé en une position espacée du train épicycloïdal. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : et illustrent de manière schématique un train épicycloïdal, dans une vue en perspective, respectivement une vue de face ; illustre de manière schématique un procédé selon l’invention, pour surveiller le train épicycloïdal de la figure 1 ; et illustrent un ré-échantillonnage selon l’invention ; et illustrent respectivement le signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal de la figure 1, en fonction du temps, et une densité spectrale de puissance correspondante ; et illustrent respectivement le même signal qu’à la figure 5A représenté cette fois en fonction de la phase d’un point de contact dans le train épicycloïdal, et une densité spectrale de puissance correspondante ; et illustrent des vues de détail d’un spectrogramme obtenu à l’aide d’un procédé selon l’invention, centrées respectivement sur l’ordre 1 et sur l’ordre 2 ; illustre de façon schématique un système selon l’invention ; et illustre de façon schématique une turbomachine d’un aéronef recevant un train épicycloïdal tel que surveillé dans l’invention. Procédé de surveillance d’un train épicycloïdal (100) d’un aéronef, dans lequel le train épicycloïdal (100) comporte deux premières roues dentées (110, 120) montées coaxiales et au moins une seconde roue dentée (130) engrenant avec les deux premières roues dentées, le procédé comportant les étapes suivantes : - acquisition, à une fréquence d’échantillonnage prédéterminée, de premières valeurs d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites premières valeurs formant des données primaires d’onde mécanique; - mesure, à une pluralité d’instants successifs, de valeurs d’une vitesse de rotation de l’une au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée (110, 120, 130), lesdites valeurs mesurées formant des données primaires de rotation ; - à partir des données primaires de rotation ( ), calcul de valeurs ( ) d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre l’une première roue dentée (110 ; 120) et l’une seconde roue dentée (130) du train épicycloïdal, lesdites valeurs calculées formant des données secondaires de rotation ; - à partir des données primaires d’onde mécanique ( ) et des données secondaires de rotation ( ), détermination de secondes valeurs ( ) dudit signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites secondes valeurs correspondant à un échantillonnage régulier en fonction de la phase dudit point de contact et formant des données secondaires d’onde mécanique ; et - utilisation des données secondaires d’onde mécanique ( ) pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal (100). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du point de contact entre l’une première roue dentée (110 ; 120) et l’une seconde roue dentée (130) du train épicycloïdal est une combinaison linéaire des vitesses de rotation respectives desdites première et secondes roues dentées. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’une au moins desdites vitesses de rotation respectives est calculée à partir des données primaires de rotation ( ) et des nombres de dents respectifs de deux au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée (110, 120, 130). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’utilisation des données secondaires d’onde mécanique ( ) pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal (100) comprend : - un calcul de données d’analyse, comportant un calcul d’une transformée de Fourier des données secondaires d’onde mécanique ( ), où la transformée de Fourier transforme une fonction d’une phase en une fonction d’un ordre ; et - l’utilisation desdites données d’analyse pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal (100). Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’on utilise des données d’analyse associées à au moins un ordre entier, pour détecter une anomalie liée au fonctionnement du train épicycloïdal (100). Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le calcul de données d’analyse comprend un calcul d’une densité spectrale de puissance des données secondaires d’onde mécanique ( ). Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le calcul de données d’analyse comprend un calcul d’une densité spectrale de puissance moyennée des données secondaires d’onde mécanique ( ). Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le calcul de données d’analyse comprend un calcul d’un spectrogramme regroupant une pluralité de valeurs d’une densité spectrale de puissance moyennée des données secondaires d’onde mécanique ( ). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal est un signal acoustique, acquis à l’aide d’un capteur d’onde acoustique (11). Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le capteur d’onde acoustique (11) est agencé espacé du train épicycloïdal (100). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal est un signal de vibration, acquis à l’aide d’un accéléromètre. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape de maintenance sur le train épicycloïdal (100), lorsqu’une anomalie liée au fonctionnement de ce dernier est détectée à l’aide des données secondaires d’onde mécanique ( ). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape préliminaire de détermination d’indicateurs de santé, laquelle comporte les étapes suivantes : - pour une pluralité de vols, acquisition de données primaires d’onde mécanique et de données primaires de rotation, et détermination des données secondaire de rotation et des données secondaires d’onde mécanique correspondantes ; - pour chacun de la pluralité de vols, calcul de données d’analyse, ledit calcul comportant un calcul d’une transformée de Fourier des données secondaires d’onde mécanique; et - mise en corrélation des données d’analyse avec des informations relatives à une anomalie ou une absence d’anomalie de fonctionnement du train épicycloïdal (100). Système (10) de surveillance pour surveiller un train épicycloïdal (100) d’un aéronef, le système comprenant : - un train épicycloïdal (100) qui comporte deux premières roues dentées (110, 120) montées coaxiales et au moins une seconde roue dentée (130) engrenant avec les deux premières roues dentées ; - au moins un capteur d’onde mécanique (11), agencé pour acquérir, à une fréquence d’échantillonnage prédéterminée, des premières valeurs d’un signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites premières valeurs formant des données primaires d’onde mécanique ( ) ; - au moins un capteur de vitesse de rotation (12), agencé pour acquérir, à une pluralité d’instants successifs, des valeurs d’une vitesse de rotation de l’une au moins parmi les deux premières roues dentées et l’au moins une seconde roue dentée, lesdites valeurs mesurées formant des données primaires de rotation ( ) ; et - un processeur (13), configuré pour recevoir en entrée les données primaires d’onde mécanique ( ) et les données primaires de rotation ( ), pour calculer des valeurs ( ) d’une vitesse de rotation d’un point de contact entre l’une première roue dentée (110, 120) et l’une seconde roue dentée (130) du train épicycloïdal, pour déterminer des secondes valeurs ( ) dudit signal formé par une onde mécanique progressive générée dans le train épicycloïdal, lesdites secondes valeurs étant échantillonnées en fonction d’une phase dudit point de contact, et pour fournir en sortie une information ( ) relative à la présence ou non d’une anomalie de fonctionnement du train épicycloïdal. Dispositif (10) selon la revendication 14, caractérisé en ce que le capteur d’onde mécanique (11) est un capteur acoustique agencé espacé du train épicycloïdal.