Brevet FR3101707A1 — publié le 20210409

Un procédé de caractérisation d’un fluide dans un circuit comprenant : une première étape de mesure (E1) d’une première température et d’une première permittivité à un premier instant et à une position de mesure du circuit, formant un premier couple de mesure (K1), une première étape de comparaison (E2) dudit premier couple (K1) à une base de données (12), de manière à déterminer une première sélection de fluides (S1), une deuxième étape de mesure (E3) d’une deuxième température et d’une deuxième permittivité à un deuxième instant et à ladite position de mesure, formant un deuxième couple de mesure (K2), une deuxième étape de comparaison (E4) dudit deuxième couple (K2) à ladite base (12), de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides (S2), et une étape d’identification (E5) du fluide par intersection de la première et de la deuxième sélection (S1, S2). Figure de l’abrégé : Figure 5   Procédé de caractérisation d’un fluide La présente invention concerne le domaine de la caractérisation d’un fluide. De manière connue, en référence à la figure 1, un aéronef comprend un ou plusieurs turbomoteurs comprenant une chambre de combustion 30 dans laquelle entrent de l’air A et du carburant C configurés pour réagir ensemble suivant une réaction de combustion, de manière à dégager l’énergie nécessaire à la poussée de l’aéronef. L’air A provient de l’extérieur du turbomoteur et est guidé vers la chambre de combustion 30 par une veine d’air tandis que le carburant C provient d’un circuit de carburant 20 débouchant dans la chambre de combustion 30. De manière connue, le circuit de carburant 20 comprend d’amont en aval un réservoir de stockage 21 du carburant C, une pompe basse pression 22 de mise en mouvement du carburant C, un filtre 23 de retenue des particules solides contenues dans le carburant C et une pompe haute pression 24 d’accélération du carburant C. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation du carburant C dans le circuit de carburant 20. Le circuit de carburant 20 comprend en outre, en aval de la pompe haute pression 24, une vanne de dosage 25 d’un débit massique Qm de carburant C et un ou plusieurs injecteurs 26 pour pulvériser le débit massique Qm dans la chambre de combustion 30. Le carburant refoulé Cr par la vanne de dosage 25 est quant à lui réinjecté dans le circuit de carburant 20 en amont. Dans les faits, le débit massique Qm injecté dans la chambre de combustion 30 doit être tel que la quantité de matière de carburant C et la quantité de matière d’air A dans la chambre de combustion 30 soient dans des proportions dites « stœchiométriques » pour optimiser la réaction de combustion, et ce afin de générer une poussée maximale de l’aéronef tout en limitant au maximum les rejets de gaz brûlés issus de la combustion. Pour permettre un dosage précis, la vanne de dosage 25 est reliée à un organe de calcul 11, lui-même relié à un dispositif de mesure 10 du débit massique Qm, monté entre la vanne de dosage 25 et l’injecteur 26. L’organe de calcul 11 permet, à partir du débit massique Qm mesuré par le dispositif de mesure 10, de déterminer le degré d’ouverture de la vanne de dosage 25 pour obtenir le débit massique souhaité. De manière connue, le dispositif de mesure 10 est configuré pour mesurer le débit volumique du carburant C et l’organe de calcul 11 est configuré pour déterminer le débit massique Qm à partir du débit volumique Q mesuré et de la densité du carburant C, liée à la nature du carburant C. Dans les faits, le réservoir 21 du circuit de carburant 20 peut être alimenté en différents carburants C lors du ravitaillement, si bien que la composition précise du carburant C dans le turbomoteur et donc sa nature n’est pas connue. Aussi, de manière connue et comme illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de mesure 10 est également configuré pour mesurer la température Tm et la permittivité εm du carburant C, formant ensemble un couple de mesure K. L’organe de calcul 11 comporte quant à lui une base de données 12 configurée pour caractériser le fluide F1, F2, F3, F4 correspondant au couple de mesure K. La base de données 12 permet en outre de connaître la densité du fluide qui a été préalablement caractérisé. En pratique, l’émergence des biocarburants et l’ajout d’additifs dans les carburants, pour améliorer les propriétés physiques face à la corrosion ou au givrage à titre d’exemples, ont fortement augmenté le panel de carburants utilisés pour alimenter les aéronefs. Un tel élargissement de panel est susceptible d’introduire de l’incertitude dans la caractérisation du carburant C, en supprimant la bijection stricte entre un couple de mesure K et un fluide correspondant F1, F2, F3, F4. Autrement dit, comme illustré sur le graphe de la figure 2, un même couple de mesure K est susceptible de correspondre à plusieurs fluides F1, F2, F3, F4. Dans l’exemple des figures 1 et 2, le couple de mesure K mesuré par le dispositif de mesure 1 correspond ainsi à la fois à un second fluide F2 et à un troisième fluide F3, ce qui ne permet pas à l’organe de calcul 11 de caractériser formellement le carburant C. L’invention vise ainsi à pouvoir caractériser de manière formelle le carburant. L’invention concerne un procédé de caractérisation d’un fluide circulant dans un circuit de fluide, ledit procédé comprenant : au moins une première étape de mesure d’une première température et d’une première permittivité dudit fluide définies à un premier instant et à une position de mesure du circuit, de manière à former ensemble un premier couple de mesure et au moins une première étape de comparaison dudit premier couple de mesure à une base de données associant des couples de mesure à une pluralité de fluides, de manière à déterminer une première sélection de fluides. L’invention est remarquable en ce que le procédé comprend : au moins une deuxième étape de mesure d’une deuxième température et d’une deuxième permittivité dudit fluide définies à un deuxième instant, postérieur au premier instant, et à ladite position de mesure du circuit, de manière à former ensemble un deuxième couple de mesure, au moins une deuxième étape de comparaison dudit deuxième couple de mesure à ladite base de données de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides, et au moins une étape d’identification dudit fluide par intersection de la première sélection de fluides et de la deuxième sélection de fluides. Grâce à l’invention, la nature d’un fluide peut avantageusement être identifiée de manière formelle. En effet, le fluide est caractérisé à partir de deux couples de mesure différents, ce qui dans le cas où l’un des couples de mesure correspond à plusieurs fluides, permet d’identifier le fluide au moyen du deuxième couple de mesure. Ce deuxième couple de mesure est par ailleurs avantageusement mesuré à la même position de mesure, ce qui limite le coût et l’encombrement. De manière avantageuse, les mesures peuvent être réalisées par un même dispositif. De manière préférée, le procédé comprend au moins une étape de détermination de la densité du fluide identifié à partir de la température du fluide et de sa nature. De manière avantageuse, ce procédé peut être utilisé, ayant par ailleurs connaissance du débit volumique de fluide dans la conduite de fluide, pour déterminer le débit massique du fluide dans le circuit de fluide. Selon un cas pratique de l’invention, le premier instant et le deuxième instant sont choisis de manière à ce que l’écart entre la première température et la deuxième température soit au moins supérieur à 10°C, de préférence, au moins supérieur à 20°C. Un tel écart de température permet d’obtenir deux couples de mesure distincts correspondant à des conditions physiques différentes du fluide. Cela permet avantageusement d’optimiser les chances d’obtenir une deuxième sélection de fluides qui soit différente de la première sélection de fluides. Selon un cas pratique de l’invention, le procédé est mis en œuvre pour caractériser un carburant dans un circuit de carburant de moteur thermique, de préférence de turbomoteur d’aéronef. Un tel procédé permet ainsi de connaître précisément la composition du carburant alimentant le moteur thermique, en vue notamment d’optimiser la combustion. Selon un autre cas pratique, le procédé est mis en œuvre pour caractériser une huile dans un circuit d’huile de moteur thermique. Selon un autre cas pratique, le procédé est mis en œuvre pour caractériser un fluide de refroidissement dans un circuit de refroidissement de moteur thermique. Selon un cas pratique préféré, la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure sont mises en œuvre au cours d’une étape de démarrage du moteur thermique. De manière avantageuse, au cours du démarrage du moteur thermique, la température augmente naturellement ce qui permet de mettre en œuvre de manière pratique la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure ainsi que de connaître la nature du fluide dès le démarrage. Selon un autre cas pratique préféré, le moteur thermique comprenant une chambre de combustion, la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure sont mises en œuvre au cours d’une étape de ralenti du moteur thermique, c’est-à-dire, préalablement à une augmentation du régime moteur. De manière avantageuse, au cours de l’étape de ralenti du moteur thermique, suivant l’étape de démarrage du moteur thermique, la température diminue naturellement ce qui permet de mettre en œuvre de manière pratique la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure ainsi que de connaître la nature du fluide avant le décollage. Selon un autre cas pratique préféré, la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure sont mises en œuvre au cours d’une étape de décélération du moteur thermique. De manière avantageuse, lorsque le moteur thermique décélère, la température y augmente naturellement ce qui permet de mettre en œuvre de manière pratique les étapes de mesure ainsi que de connaître la nature du fluide en cours de trajet. Ceci présente un intérêt particulier dans le cas d’un aéronef ravitaillé au cours du vol pour connaître la nature du carburant de ravitaillement. Selon un autre cas pratique préféré, la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure sont mises en œuvre au cours d’une étape d’accélération du moteur thermique. De manière avantageuse, lorsque le moteur thermique accélère, la température y baisse naturellement ce qui permet de mettre en œuvre de manière pratique les étapes de mesure ainsi que de connaître la nature du fluide en cours de trajet. Ceci présente un intérêt particulier dans le cas d’un aéronef ravitaillé au cours du vol pour connaître la nature du carburant de ravitaillement. De manière préférée, ledit circuit de fluide comprenant au moins un dispositif de mesure configuré pour réaliser des mesures de température, de permittivité et de débit volumique du fluide, la première étape de mesure et la deuxième étape de mesure sont mises en œuvre par ledit dispositif de mesure. Un tel dispositif de mesure peut être intégré dans un circuit en vue de déterminer le débit massique d’un fluide, par exemple de carburant injecté à la chambre de combustion en vue d’optimiser la combustion, comme présenté dans le préambule. Un tel dispositif de mesure peut ainsi réaliser les étapes de mesure du procédé de l’invention et assure ainsi une double fonction pour réduire le coût et l’encombrement global. De manière préférée, ledit circuit de fluide comprenant au moins un organe de calcul configuré pour déterminer un débit massique du fluide à partir des mesures de température, de permittivité et de débit volumique du dispositif de mesure, la première étape de comparaison, la deuxième étape de comparaison et l’étape d’identification sont mises en œuvre par ledit organe de calcul. Un tel organe de calcul peut ainsi réaliser les étapes de comparaison et d’identification du procédé de l’invention et assurer une double fonction pour réduire le coût et l’encombrement global. L’invention précédemment décrite permet ainsi avantageusement de caractériser de manière formelle un fluide s’écoulant dans un circuit, en réalisant deux étapes de mesure. Les étapes de mesure sont de plus réalisées à la même position de mesure à deux instants différents de manière à ce que les conditions physiques du fluide soient différentes afin de discriminer les natures de fluide. Ceci présente particulièrement un intérêt pour les moteurs thermiques, où l’on peut exploiter avantageusement l’évolution de la température du carburant lors des étapes de démarrage, d’accélération et de décélération du moteur thermique. Le dispositif de mesure et l’organe de calcul mettant en œuvre le procédé peuvent avantageusement être ceux utilisés pour la mesure du débit massique du carburant en vue d’optimiser la combustion, afin de réduire l’encombrement et le coût. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : est une représentation schématique fonctionnelle d’un circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure et un organe de calcul pour la mise en œuvre d’un procédé de caractérisation du carburant selon l’art antérieur ; est un graphe représentant l’évolution de la permittivité en fonction de la température pour différents fluides lors de la mise en œuvre du procédé selon l’art antérieur ; est une représentation schématique fonctionnelle d’un circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure et un organe de calcul pour un exemple de mise en œuvre d’un procédé de caractérisation du carburant selon l’invention ; est une représentation schématique fonctionnelle du circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure additionnel pour un exemple alternatif de mise en œuvre du procédé de caractérisation du carburant selon l’invention ; est une représentation schématique des étapes du procédé de caractérisation du carburant selon l’invention et est un graphe représentant l’évolution de la permittivité en fonction de la température pour différents fluides lors d’un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Procédé de caractérisation d’un fluide circulant dans un circuit de fluide, ledit procédé comprenant : au moins une première étape de mesure (E1) d’une première température (T1(t1, z)) et d’une première permittivité (ε1(t1, z)) dudit fluide définies à un premier instant (t1) et à une position de mesure du circuit (z), de manière à former ensemble un premier couple de mesure (K1(t1, z)), au moins une première étape de comparaison (E2) dudit premier couple de mesure (K1) à une base de données (12) associant des couples de mesure à une pluralité de fluides (F1, F2, F3, F4), de manière à déterminer une première sélection de fluides (S1), ledit procédé étant caractérisé par le fait qu’ il comprend : au moins une deuxième étape de mesure (E3) d’une deuxième température (T2(t2, z)) et d’une deuxième permittivité (ε2(t2, z)) dudit fluide définies à un deuxième instant (t2), postérieur au premier instant (t1), et à ladite position de mesure du circuit (z), de manière à former ensemble un deuxième couple de mesure (K2(t2, z)), au moins une deuxième étape de comparaison (E4) dudit deuxième couple de mesure (K2) à ladite base de données (12) de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides (S2), et au moins une étape d’identification (E5) dudit fluide par intersection de la première sélection de fluides (S1) et de la deuxième sélection de fluides (S2). Procédé selon la revendication 1, comprenant au moins une étape de détermination de la densité du fluide identifié. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le premier instant (t1) et le deuxième instant (t2) sont choisis de manière à ce que l’écart entre la première température (T1) et la deuxième température (T2) soit au moins supérieur à 10°C, de préférence, au moins supérieur à 20°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, qui est mis en œuvre pour caractériser un carburant (C) dans un circuit de carburant (20) de moteur thermique, de préférence de turbomoteur d’aéronef. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première étape de mesure (E1) et la deuxième étape de mesure (E3) sont mises en œuvre au cours d’une étape de démarrage du moteur thermique. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, le moteur thermique comprenant une chambre de combustion (30), la première étape de mesure (E1) et la deuxième étape de mesure (E3) sont mises en œuvre au cours d’une étape de ralenti du moteur thermique. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première étape de mesure (E1) et la deuxième étape de mesure (E3) sont mises en œuvre au cours d’une étape de décélération du moteur thermique. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première étape de mesure (E1) et la deuxième étape de mesure (E3) sont mises en œuvre au cours d’une étape d’accélération du moteur thermique. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins un dispositif de mesure (10, 10’) configuré pour réaliser des mesures de température (T1, T2), de permittivité (ε1, ε2) et de débit volumique du fluide, la première étape de mesure (E1) et la deuxième étape de mesure (E3) sont mises en œuvre par ledit dispositif de mesure (10, 10’). Procédé selon la revendication 9, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins un organe de calcul (11) configuré pour déterminer un débit massique (Qm) du fluide à partir des mesures de température (T1, T2), de permittivité (ε1, ε2) et de débit volumique du dispositif de mesure (10, 10’), la première étape de comparaison (E2), la deuxième étape de comparaison (E4) et l’étape d’identification (E5) sont mises en œuvre par ledit organe de calcul (11).