Brevet FR3133082A1 — publié le 20230901

Procédé de contrôle d’un réservoir d’oxygène pour aéronef Procédé de contrôle d’un réservoir (1) d’oxygène pour aéronef (10), mis en œuvre par un calculateur embarqué (12) de l’aéronef (10), le procédé comprenant les étapes suivantes : - mesure répétée d’une valeur courante d’un volume d’oxygène dans le réservoir (1) et enregistrement de la valeur courante dans une base de données, - calcul d’un débit moyen de consommation d’oxygène pendant une période d’observation à partir des valeurs courantes enregistrées dans la base de données, - comparaison dudit débit moyen avec une limite de débit moyen prédéterminée, - détection d’un éventuel état de consommation active d’oxygène depuis le réservoir (1) pendant la période d’observation, et - signalement d’une fuite dans le réservoir, si le débit moyen de consommation d’oxygène est supérieur à ladite limite de débit moyen prédéterminée et si aucun état de consommation active n’a été détecté pendant la période d’observation. Figure à publier avec l’abrégé : 1 Procédé de contrôle d’un réservoir d’oxygène pour aéronef Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de contrôle d’un réservoir d’oxygène pour un aéronef. Etat de la technique antérieure Les systèmes embarqués de distribution d’oxygène pour des aéronefs civils peuvent fonctionner avec des réservoirs pressurisés contenant le dioxygène sous forme gazeuse, ou bien, sur certains grands appareils avec un stockage de plusieurs composés chimiques propres à former du dioxygène sur demande, en réagissant entre eux. On désigne par la suite le dioxygène gazeux par le terme oxygène, pour simplifier. Pour les systèmes à réservoir pressurisé, un suivi de la quantité d’oxygène dans le réservoir est mis en œuvre grâce à des capteurs de température et de pression pilotés par l’informatique de bord de l’aéronef. Le volume d’oxygène restant est généralement affiché au pilote, et peut de plus être intégré dans des algorithmes de maintenance de l’aéronef dans le cas de systèmes modernes. Le niveau d’oxygène restant est généralement classifié parmi trois états possibles : plein à la pression nominale (typiquement après le remplissage), suffisant (supérieur à un niveau minimal pour la mission), et insuffisant (nécessitant un remplissage avant la mission suivante). Un quatrième niveau peut exister, signalant qu’un remplissage va être bientôt requis, ce qui permet de choisir une opportunité de remplissage moins contraignante sans attendre le dernier moment. En cas de fuite du réservoir, un tel système de suivi du volume d’oxygène ne fait que signaler un besoin de remplissage une fois que la quantité d’oxygène a fortement baissé, plaçant le réservoir dans un état « insuffisant ». La détection de la fuite n’est possible que par l’expérience de l’opérateur qui remarque une baisse trop rapide de la quantité d’oxygène ou bien des remplissages trop fréquents, ou alors directement au cours d’opérations de contrôle et de maintenance, périodiques mais peu fréquentes. De plus, les fuites sont généralement des problèmes qui apparaissent progressivement et s’aggravent dans le temps, par exemple à cause d’une fixation qui se desserre, d’un joint vieillissant ou d’une fissure qui se propage. Les fuites ne sont alors détectées que tard, lorsque les dégâts sont importants. La détection de la fuite peut donc prendre beaucoup de temps, notamment plusieurs cycles de remplissage du réservoir et occasionner des pertes importantes, ainsi que des délais et retards ou annulation de mission. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en proposant une méthode de détection anticipée des fuites dans le réservoir, avant que leur état ne s’aggrave notablement. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un réservoir d’oxygène pour aéronef, mis en œuvre par un calculateur embarqué de l’aéronef, le procédé comprenant les étapes suivantes : - mesure périodique d’une valeur courante d’un volume d’oxygène dans le réservoir et enregistrement de la valeur courante dans une base de données, - calcul d’un débit moyen de consommation d’oxygène pendant une période d’observation à partir des valeurs courantes enregistrées dans la base de données, - comparaison dudit débit moyen avec une limite de débit moyen prédéterminée, - détection d’un éventuel état de consommation active d’oxygène depuis le réservoir pendant la période d’observation, et - signalement d’une fuite dans le réservoir, si le débit moyen de consommation d’oxygène est supérieur à ladite limite de débit moyen prédéterminée et si aucun état de consommation active n’a été détecté pendant la période d’observation. Un tel procédé permet de détecter l’apparition d’une fuite dans le réservoir de manière prématurée et de la signaler au personnel pour la réparer avant qu’elle ne s’aggrave. La limite de débit moyen peut notamment varier en fonction de la longueur de la période d’observation et des dimensions du réservoir et du système de distribution d’oxygène. L’état de consommation active correspond à une fonction de l’aéronef entraînant une consommation notable d’oxygène depuis le réservoir. Il peut par exemple s’agir d’un test fonctionnel avant vol (appelé « Press To Test » ou « PTT »), qui engendre une consommation de quelques litres (environ 1 à 5 litres par station pilote) sur un temps très court (moins d’une minute). Il peut aussi s’agir d’une utilisation du système pendant le vol (soit en port préventif, soit en utilisation d’urgence suite à un évènement). Une telle utilisation engendre une consommation de quelques litres par minute sur toute la durée de l’utilisation du système, qui peut s’étendre à plusieurs heures. Le procédé permet ainsi de distinguer une consommation normale due à l’utilisation active du système d’une consommation anormale due à une fuite que l’on cherche à identifier. Le procédé peut comprendre, après une mise hors-tension et une remise sous tension du calculateur embarqué, une étape de calcul de valeurs du volume d’oxygène dans le réservoir n’ayant pas été mesurées entre la mise hors tension et la remise sous tension, à partir d’une dernière valeur mesurée avant la mise hors-tension et d’une première valeur mesurée après la remise sous tension. Une telle caractéristique permet de compléter la ou les valeurs manquantes, entre l'instant de mise hors tension et l'instant de remise sous-tension, pour permettre de poursuivre l’observation du volume malgré l’interruption lorsque ladite interruption dépasse la durée séparant deux mesures de volumes successives. Les valeurs obtenues par ce calcul d’interpolation peuvent être employées pour calculer les débits moyens et courts. L’interpolation peut par exemple être mise en œuvre selon une fonction affine. Le procédé peut comprendre des étapes de : - calcul d’un débit court à partir d’une différence entre la valeur courante et une valeur immédiatement précédente, et - enregistrement du débit court dans la base de données, l’étape de détection d’un éventuel état de consommation active d’oxygène depuis le réservoir se basant sur les débits courts enregistrés dans la base de données. Une telle caractéristique permet de détecter les états de consommation active à partir de valeurs caractéristiques des débits de consommation mis en jeu, dans le calculateur embarqué. La valeur de débit court peut être comparée à une limite de débit court prédéterminée, et une fuite peut être signalée si la valeur de débit court dépasse ladite limite de débit court. Cela permet de détecter des fuites importantes et soudaines le plus rapidement possible. La limite de débit court prédéterminée peut être supérieure ou égale à 2 litres par minute. Une telle valeur de débit, en l’absence d’utilisation active du système d’oxygène, est généralement caractéristique d’une consommation anormale due à une fuite. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : - mesure d’une température dans le réservoir, ou au voisinage du réservoir, simultanément à chaque mesure de volume d’oxygène dans le réservoir, et - pour chaque débit moyen calculé, calcul d’une variation de la température pendant la même période d’observation, et comparaison de la variation de température à une limite de température prédéterminée, dans lequel une fuite n’est signalée que si la variation de température est inférieure à la limite de température prédéterminée. Lorsque la température n’est pas directement mesurée dans le réservoir, au contact de l’oxygène, mais dans son voisinage, il faut prendre en compte l’inertie thermique, qui engendre un délai entre la température réelle du gaz et la température mesurée. Le procédé utilise alors une limite de température plus large, afin d’avoir une tolérance plus importante. Une telle caractéristique permet de discriminer les variations de volume importantes dues à une fuite de celles dues à un biais de mesure de température, lors d'un changement rapide de température du gaz dans l'environnement du réservoir. La limite de température est par exemple inférieure ou égale à 2°C par heure. Le procédé peut comprendre une étape de réinitialisation lorsqu’un état de consommation active ou un remplissage du réservoir d’oxygène est détecté. Une telle détection peut correspondre à une variation de volume dans le réservoir supérieure à 10% d’une capacité maximale du réservoir, par exemple. Une telle caractéristique permet de reprendre la détection de fuite rapidement sans que les résultats soient brouillés par les variations dues au test. La limite de débit moyen prédéterminée peut diminuer lorsque la durée de la période d’observation augmente. Cela permet d’obtenir des estimations de plus en plus fines au fur et à mesure que la période d’analyse est longue. Ainsi, la limite de débit moyen peut être sensiblement égale à 2 L/min pour une période d’observation d’une heure, et de l’ordre de 100 mL/min pour une période d’observation supérieure à six heures. Le procédé peut avantageusement comprendre une étape de détection d’un appui sur roues de l’aéronef et d’ajustement de la limite de débit court, ainsi que, le cas échéant, de la limite moyenne et/ou de la limite de température en fonction de l’appui sur roues mesuré. Une telle caractéristique permet d’ajuster les valeurs limites utilisées pour la détection de fuite en fonction de la phase de vol en cours de l’aéronef, en l’air ou au sol. Ces caractéristiques peuvent être librement combinées entre elles et contribuent à affiner la détection de fuites dans le réservoir et à discriminer des phénomènes pouvant conduire à des détections erronées. Brève description des figures la est une vue schématique de côté d’un aéronef équipé d’un réservoir d’oxygène, la est une représentation d’étapes de calcul de débits d’un procédé selon l’invention de contrôle du réservoir d’oxygène de la , la est une représentation des étapes de détection de fuite du procédé de la , et la est une représentation graphique d’une correction en cas d’arrêt temporaire du procédé de contrôle. Procédé de contrôle d’un réservoir (1) d’oxygène pour aéronef (10), mis en œuvre par un calculateur embarqué (12) de l’aéronef (10), le procédé comprenant les étapes suivantes : - mesure (20) périodique d’une valeur courante (V n ) d’un volume d’oxygène dans le réservoir (1) et enregistrement de la valeur courante (V n ) dans une base de données, - calcul (40) d’un débit moyen (Q n,k ) de consommation d’oxygène pendant la période d’observation à partir des valeurs courantes (V n ) enregistrées dans la base de données, - comparaison (80) dudit débit moyen (Q n,k ) avec une limite de débit moyen prédéterminée, - détection d’un éventuel état de consommation active d’oxygène depuis le réservoir (1) pendant la période d’observation, et - signalement (70) d’une fuite dans le réservoir, si le débit moyen (Q n,k ) de consommation d’oxygène est supérieur à ladite limite de débit moyen prédéterminée et si aucun état de consommation active n’a été détecté pendant la période d’observation. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le procédé comprend, après une mise hors-tension et une remise sous tension du calculateur embarqué (12), une étape de calcul de valeurs du volume d’oxygène dans le réservoir (1) n’ayant pas été mesurées entre la mise hors tension et la remise sous tension, à partir d’une dernière valeur mesurée avant la mise hors-tension (V n ) et d’une première valeur mesurée après la remise sous tension (V n’ ). Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend des étapes de : - calcul (30) d’un débit court (Q n ) à partir d’une différence entre la valeur courante (V n ) et une valeur immédiatement précédente (V n-1 ), et - enregistrement du débit court (Q n ) dans la base de données, l’étape de détection d’un éventuel état de consommation active d’oxygène depuis le réservoir se basant sur les débits court (Q n ) enregistrés dans la base de données. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel chaque valeur de débit court (Q n ) est comparée à une limite de débit court prédéterminée, et une fuite est signalée si la valeur de débit court (Q n ) dépasse ladite limite de débit court. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes : - mesure d’une température (T n ) dans le réservoir (1), ou au voisinage du réservoir, simultanément à chaque mesure (20) de volume (V n ) d’oxygène dans le réservoir (1), et - pour chaque débit moyen (Q n,k ) calculé, calcul d’une variation de la température (T n,k ) pendant la même période d’observation, et comparaison de la variation de température (T n,k ) à une limite de température prédéterminée, dans lequel une fuite n’est signalée que si la variation de température (T n,k ) est inférieure à la limite de température prédéterminée. Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une étape de réinitialisation lorsqu’un état de consommation active ou un remplissage du réservoir d’oxygène est détecté. Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel la limite de débit moyen prédéterminée diminue lorsqu’une durée de la période d’observation augmente. Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une étape de détection d’un appui sur roues de l’aéronef (10) et d’ajustement de la limite de débit moyen, ainsi que, le cas échéant, de la limite de température en fonction de l’appui sur roues mesuré.