Brevet FR3128993A1 — publié le 20230512

L’invention concerne un système de détection de fuites (2) d’un moteur d’un aéronef comprenant : - un réservoir (10) ayant une ouverture de sortie (18); - un système de tuyauterie (12) comprenant une conduite principale (20) ayant une première portion de conduite (22) connectée à l’ouverture de sortie du réservoir et une deuxième portion de conduite (26) connectée au système d’injection du carburant de la chambre de combustion ; - un premier capteur (28), apte à estimer un débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion, - un deuxième capteur (30), apte à estimer un débit instantané de carburant sortant du réservoir. - un contrôleur (32) configuré pour calculer une différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur et le débit instantané estimé par le deuxième capteur pour la présence d’une fuite dans la conduite principale. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 Système de détection de fuites, notamment pour un système carburant d’un aéronef, et procédé de détection d’une fuite de carburant Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un système de détection de fuites, notamment pour un système carburant d’un aéronef, et un procédé de détection d’une fuite de carburant dans un tel système. L'invention trouve des applications particulièrement avantageuses dans le domaine de l'aéronautique et, en particulier, dans le domaine de la détection de fuite de carburant dans un aéronef. Etat de la technique antérieure Dans le domaine aéronautique, il est fondamental d’être en mesure de détecter une fuite dans un système carburant d’un aéronef. En effet, la présence d'une telle fuite est préjudiciable au plan de vol établi de l’aéronef, notamment lorsque l’aéronef ne se situe pas dans une zone pourvu d’un aéroport permettant un éventuel atterrissage d’urgence. Les systèmes de détection de fuites actuels permettent de détecter un écart de quantité de carburant entre des réservoirs agencés respectivement dans les ailes d’un aéronef. Lorsque l’écart de quantité de carburant détecté atteint une valeur-seuil de détection, une alarme est déclenchée. Toutefois, de tels systèmes de détection de fuites ne permettent pas de connaître l’origine de cet écart. En effet, ce dernier peut être dû à une fuite, un transfert de carburant non maitrisé, un problème de structure de l’aile ou encore un problème moteur. Lorsque l’alarme se déclenche, le pilote doit mettre en œuvre une procédure opérationnelle au cours du vol pour savoir si l’alarme a été déclenchée suite à une fuite de carburant et tenter de la localiser. Cette procédure peut notamment intégrer une étape au cours de laquelle le pilote peut être amené à procéder à une coupure d’un moteur pour voir si la fuite de carburant perdure. Or, les pilotes ont souvent des réticences à couper un moteur, notamment lors de vol transatlantique. De plus, la valeur-seuil de détection étant généralement fixée à une valeur importante, l’alarme se déclenche tardivement, ce qui laisse peu de temps à l’équipage pour procéder à la localisation de la fuite de carburant. Plusieurs cas d’incidents ont été reportés pour lesquels un accident grave a été évité de justesse. Il en résulte une difficulté pour un équipage d’un aéronef à localiser une fuite dans un système carburant d’un aéronef. En effet, les systèmes de détection de fuites ne permettent pas de savoir si la fuite de carburant a lieu au niveau du moteur ou au niveau du réservoir dans lequel est stocké le carburant. Or, chaque type de fuite requiert une procédure opérationnelle différente, notamment, une fuite au niveau du moteur peut, par exemple, entrainer un un départ de feu-moteur. Le document FR 2 887 226 propose une méthode de détection de fuite carburant mise en œuvre à partir d’un jaugeur agencé dans le réservoir et d’un débitmètre agencé à l’entrée de chaque moteur. Toutefois, la méthode proposée est imprécise et lente. En effet, de par sa nature, le jaugeur n’est pas réactif. De plus, les courbes de précision de mesure du jaugeur et du débitmètre sont divergentes dans le temps. Le jaugeur aura sa meilleure précision en fin de vol alors que le débitmètre aura sa meilleure précision en début de vol. Enfin, le débitmètre mesure une valeur de débit instantanée de carburant qui est intégrée dans le temps. Le résultat de cette intégration est comparé à un débit consommé depuis le début du vol. Or, lors de cette intégration, les erreurs de mesure sont additionnées. La quantité de carburant obtenue par la mesure donnée par le débitmètre est donc moins précise au fur et à mesure de l’avancement du vol. Présentation de l’invention La présente invention vise à faciliter et accélérer le diagnostic du pilote dans la détection et la localisation d’une fuite de carburant. La présente invention a pour objet un système de détection de fuites d’un moteur d’un aéronef, le moteur comprenant une chambre de combustion comportant un système d’injection du carburant, le système de détection de fuites comprenant : - au moins un réservoir destiné à stocker un carburant, et en particulier ayant au moins une ouverture de sortie; - un système de tuyauterie, destiné à alimenter la chambre de combustion en carburant, en particulier comprenant au moins une conduite principale ayant une première portion de conduite disposée à une des extrémités de la conduite principale et connectée à l’ouverture de sortie du réservoir et une deuxième portion de conduite disposée à une extrémité opposée de la conduite principale et connectée au système d’injection du carburant de la chambre de combustion ; -- un premier capteur apte à estimer un débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion, en particulier agencé dans la deuxième portion de conduite, et -- un contrôleur connecté au premier capteur, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un deuxième capteur apte à estimer un débit instantané de carburant sortant du réservoir, et en particulier monté dans la première portion de conduite, et en ce que le deuxième capteur est connecté au contrôleur, le contrôleur étant configuré pour calculer une différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur et le débit instantané estimé par le deuxième capteur, de sorte à détecter la présence d’une fuite dans la conduite principale lorsque la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur et le débit instantané estimé par le deuxième capteur est supérieure à une valeur-seuil définie. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - Le système comporte en outre un jaugeur propre à mesurer la quantité de carburant présente dans le réservoir, en particulier le jaugeur étant connecté au contrôleur. - Le contrôleur est propre à calculer la variation de la quantité de carburant présente dans le réservoir au cours d’une durée définie, le contrôleur étant propre à détecter la présence d’une fuite de carburant dans le réservoir à partir de la variation mesurée par le jaugeur pendant la durée définie et du débit estimé par le premier capteur pendant la durée définie. - Le contrôleur est configuré pour détecter la présence d’une fuite de carburant dans le réservoir à partir : de la variation de la quantité de carburant mesurée par le jaugeur pendant la durée définie, du débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion estimé par le premier capteur pendant la durée définie, et/ou du débit instantané de carburant sortant du réservoir estimé par le deuxième capteur pendant la durée définie. - Le moteur comporte un organe de refroidissement, notamment un échangeur de chaleur, destiné à refroidir au moins d’une partie du moteur. - Le système de tuyauterie comporte en outre une première conduite de dérivation connectée à la conduite principale et à l’organe de refroidissement. - Le système de tuyauterie comporte en outre une vanne de dérivation agencée entre l’organe de refroidissement et la première conduite de dérivation pour autoriser et/ou bloquer le passage du carburant vers l’organe de refroidissement. - Le contrôleur stocke une première valeur-seuil préalablement définie lorsque la vanne de dérivation est fermée et une deuxième valeur-seuil préalablement définie lorsque la vanne de dérivation est ouverte, le contrôleur sélectionnant la valeur-seuil définie parmi la première valeur-seuil et la deuxième valeur-seuil en fonction de la position de la vanne de dérivation, le valeur-seuil sélectionnée étant utilisée pour calculer la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur et le débit instantané estimé par le deuxième capteur. - Le système de détection de fuites comporte en outre un troisième capteur, apte à estimer le débit instantané de carburant entrant dans le réservoir par une ouverture d’entrée et connecté au contrôleur, le contrôleur étant propre à retrancher le débit instantané estimé par le troisième capteur au débit instantané mesuré par le premier capteur avant de calculer la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur et le débit instantané estimé par le deuxième capteur. - Le troisième capteur est agencé dans une deuxième conduite de dérivation agencée entre l’organe de refroidissement et l’ouverture d’entrée du réservoir. - Le contrôleur étant propre à recevoir une valeur représentative d’un régime du moteur, le contrôleur étant configuré pour faire varier la valeur-seuil définie en fonction du régime du moteur. - Le système de détection de fuites comporte en outre au moins une première vanne agencée dans la conduite principale, et le premier capteur est intégré à la première vanne. - Le premier capteur, respectivement le deuxième capteur est un débitmètre volumétrique ; le deuxième capteur, respectivement le premier capteur, est un débitmètre massique, le système d’alimentation comportant en outre un capteur de mesure de densité agencé dans le réservoir et connecté au contrôleur, le contrôleur étant propre à convertir le débit volumétrique mesuré par le premier capteur, respectivement le deuxième capteur, en débit massique à partir de la densité mesurée par le capteur de mesure de densité. L’invention a également pour objet un procédé de détection de fuites de carburant dans un système de détection de fuites selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus, caractérisé en ce que le procédé de détection de fuites de carburant est mis œuvre par le contrôleur et comporte les étapes suivantes : - estimer un débit instantané de carburant sortant du réservoir par le premier capteur ; - estimer un débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion par le deuxième capteur ; - calculer une différence entre le débit instantané entrant dans la chambre de combustion et le débit instantané de carburant sortant du réservoir, et - détecter la présence d’une fuite dans la conduite principale, lorsque la différence entre le débit instantané entrant dans la chambre de combustion et le débit instantané de carburant sortant du réservoir est supérieure à une valeur-seuil définie. Enfin, l’invention a également pour objet un aéronef comprenant un moteur, au moins un réservoir apte à stocker un carburant et un système de tuyauterie apte alimenter le moteur en carburant stocké dans le réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte un système de détection de fuites conformé selon les caractéristiques ci-dessus et/ou en ce qu'il équipé d’un procédé de détection de fuites de carburant comme mentionné ci-dessus. Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles : est un schéma représentant un système de détection de fuites selon un premier mode de réalisation de l’invention, est un schéma représentant un système de détection de fuites selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, et est un schéma représentant une vue en coupe d’un exemple de deuxième capteur, en particulier un capteur de mesure de débit en sortie d’un réservoir sur une ligne d’alimentation d’un moteur. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes dénominations et/ou des références identiques. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Système de détection de fuites (2,50) d’un moteur (4) d’un aéronef, le moteur comprenant une chambre de combustion (6) comportant un système d’injection du carburant (8), le système de détection de fuites (2,50) comprenant : - au moins un réservoir (10), destiné à stocker un carburant, et en particulier ayant au moins une ouverture de sortie (18) ; - un système de tuyauterie (12), destiné à alimenter la chambre de combustion (6) en carburant, en particulier comprenant au moins une conduite principale (20) ayant une première portion de conduite (22) disposée à une des extrémités de la conduite principale (20) et connectée à l’ouverture de sortie (18) du réservoir (10) et une deuxième portion de conduite (26) disposée à une extrémité opposée de la conduite principale (20) et connectée au système d’injection du carburant (8) de la chambre de combustion (6) ; - un premier capteur (28), apte à estimer un débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion (6), en particulier agencé dans la deuxième portion de conduite (26), et - un contrôleur (32), connecté au premier capteur (28), caractérisé en ce qu’il comporte en outre un deuxième capteur (30), apte à estimer un débit instantané de carburant sortant du réservoir (10), et en particulier monté dans la première portion de conduite (22), et en ce que le deuxième capteur est connecté au contrôleur (32), le contrôleur (32) étant configuré pour calculer une différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur (28) et le débit instantané estimé par le deuxième capteur (30), de sorte à détecter la présence d’une fuite dans la conduite principale (20) lorsque la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur (28) et le débit instantané estimé par le deuxième capteur (30) est supérieure à une valeur-seuil définie (S). Système de détection de fuites (2,50) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un jaugeur (44) propre à mesurer la quantité de carburant présente dans le réservoir (10), en particulier le jaugeur (44) étant connecté au contrôleur (32). Système de détection de fuites (2,50) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contrôleur (32) est propre à calculer la variation de la quantité de carburant présente dans le réservoir (10) au cours d’une durée définie (T), et en ce que le contrôleur (32) est propre à détecter la présence d’une fuite de carburant dans le réservoir à partir de la variation mesurée par le jaugeur (44) pendant la durée définie (T) et du débit estimé par le premier capteur (28) pendant la durée définie (T). Système de détection de fuites (2,50) selon l’une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le contrôleur (32) est configuré pour détecter la présence d’une fuite de carburant dans le réservoir (10) à partir de la variation de la quantité de carburant mesurée par le jaugeur (44) pendant la durée définie (T), du débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion (6) estimé par le premier capteur (28) pendant la durée définie (T), et/ou du débit instantané de carburant sortant du réservoir (10) estimé par le deuxième capteur (30) pendant la durée définie (T). Système de détection de fuites (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur (4) comporte un organe de refroidissement (52), notamment un échangeur de chaleur (52), destiné à refroidir au moins d’une partie du moteur (4). Système de détection de fuites (50) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de tuyauterie (12) comporte en outre une première conduite de dérivation (56) connectée à la conduite principale (20) et à l’organe de refroidissement (52). Système de détection de fuites (50) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système de tuyauterie (12) comporte en outre une vanne de dérivation (60) agencée entre l’organe de refroidissement (52) et la première conduite de dérivation (56) pour autoriser et/ou bloquer le passage du carburant vers l’organe de refroidissement (52). Système de détection de fuites (50) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le contrôleur (32) stocke une première valeur-seuil (S1) préalablement définie lorsque la vanne de dérivation (60) est fermée et une deuxième valeur-seuil (S2) préalablement définie lorsque la vanne de dérivation (60) est ouverte, et en ce que le contrôleur (32) sélectionne la valeur-seuil définie (S) parmi la première valeur-seuil (S1) et la deuxième valeur-seuil (S2) en fonction de la position de la vanne de dérivation (60), le valeur-seuil sélectionnée étant utilisée pour calculer la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur (28) et le débit instantané estimé par le deuxième capteur (30). Système de détection de fuites (50) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de détection de fuites (50) comporte en outre un troisième capteur (62), apte à estimer le débit instantané de carburant entrant dans le réservoir (10) par une ouverture d’entrée (54) et connecté au contrôleur (32), et en ce que le contrôleur (32) est propre à retrancher le débit instantané estimé par le troisième capteur (62) au débit instantané mesuré par le premier capteur (28) avant de calculer la différence entre le débit instantané estimé par le premier capteur (28) et le débit instantané estimé par le deuxième capteur (30). Système de détection de fuites (50) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le troisième capteur (52) est agencé dans une deuxième conduite de dérivation (58) agencée entre l’organe de refroidissement (52) et l’ouverture d’entrée (54) du réservoir (10). Système de détection de fuites (2, 50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contrôleur (32) est propre à recevoir une valeur représentative d’un régime (R M ) du moteur (4), et en ce que le contrôleur (32) est configuré pour faire varier la valeur-seuil définie (S) en fonction du régime (R M ) du moteur (4). Système de détection de fuites (2, 50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de détection de fuites (2, 50) comporte en outre au moins une première vanne (46) agencée dans la conduite principale (20), et en ce que le premier capteur (28) est intégré à la première vanne (46). Système de détection de fuites (2, 50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier capteur (28), respectivement le deuxième capteur (30), est un débitmètre volumétrique, le deuxième capteur (30), respectivement le premier capteur (28), est un débitmètre massique, en ce que le système d’alimentation (2) comporte en outre un capteur de mesure de densité (34) agencé dans le réservoir (10) et connecté au contrôleur (32), et en ce que le contrôleur (32) est propre à convertir le débit volumétrique mesuré par le premier capteur (28), respectivement le deuxième capteur (30), en débit massique à partir de la densité mesurée par le capteur de mesure de densité (34). Procédé de détection de fuites de carburant dans un système de détection de fuites (2, 50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de détection de fuites de carburant est mis œuvre par le contrôleur (32) et comporte les étapes suivantes : - estimer un débit instantané de carburant sortant du réservoir (10) par le premier capteur (28) ; - estimer un débit instantané de carburant entrant dans la chambre de combustion (6) par le deuxième capteur (30) ; - calculer une différence entre le débit instantané entrant dans la chambre de combustion (6) et le débit instantané de carburant sortant du réservoir (10), et - détecter la présence d’une fuite dans la conduite principale (20), lorsque la différence entre le débit instantané entrant dans la chambre de combustion (8) et le débit instantané de carburant sortant du réservoir (10) est supérieure à une valeur-seuil définie (S). Aéronef comprenant un moteur (4), au moins un réservoir (10) apte à stocker un carburant et un système de tuyauterie (12) apte alimenter le moteur (4) en carburant stocké dans le réservoir (10), caractérisé en ce qu'il comporte un système de détection de fuites (2, 50) selon l’une quelconques des revendications 1 à 13 et/ou en ce qu'il équipé d’un procédé de détection de fuites de carburant selon la revendication 14.