Brevet FR3126774A1 — publié le 20230310

Procédé de détection de vibrations d’une source de vibrations d’un aéronef. Le procédé de détection de vibrations d’une source de vibrations (41) d’un aéronef (1) comprend les étapes suivantes : - acquérir (E1) des données de vol issues d’un enregistreur de données de vol d’un aéronef ; - déterminer (E2) une fréquence d’échantillonnage (Fe) correspondant auxdites données de vol ; - acquérir (E3) une valeur d’une fréquence de vibration (Fv) correspondant à la source de vibrations ; - déterminer (E4) une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la source de vibrations est supérieure à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, la fréquence d’intérêt est égale à une fréquence de repliement de spectre (Fr) de la fréquence de vibration (Fv) correspondant à la source de vibrations, par rapport à la moitié de la fréquence d’échantillonnage ; et - analyser (E5) un signal correspondant auxdites données de vol, de façon à détecter d’éventuelles oscillations correspondant à la fréquence d’intérêt. Figure pour l’abrégé : Fig. 4 Procédé de détection de vibrations d’une source de vibrations d’un aéronef. L’invention est relative au domaine de l’aide à la maintenance des aéronefs. Comme représenté sur la , un aéronef 1, en particulier un avion de transport, comporte généralement un fuselage 2 pourvu d’ailes 3, d’une dérive 4 et de plans stabilisateurs 5. L’aéronef est également pourvu d’un ensemble de gouvernes, non représentées sur la , correspondant par exemple à des volets ou des ailerons équipant les ailes 3, à des gouvernes de profondeur associées aux plans stabilisateurs 5 ou encore à une gouverne de direction associée à la dérive 4. Par exemple, pour les aéronefs comportant des commandes de vol électriques, ces gouvernes sont commandées par un ensemble de calculateurs de commandes de vol de l’aéronef. La illustre un système 40 de commande d’une gouverne 41 d’un aéronef tel que l’aéronef 1 illustré sur la . La gouverne 41 est montée mobile en rotation autour d’un axe 42 grâce à une ligne de charnière comportant un ensemble de rotules et permettant d’articuler ladite gouverne par rapport à un élément structurel de l’aéronef. Le système 40 comprend un actionneur 44, par exemple un vérin, dont l’extrémité d’une tige est reliée à la gouverne 41 par une rotule 43 de façon à permettre de commander une rotation de la gouverne autour de l’axe 42. L’actionneur 44 est commandé par un calculateur de commandes de vol 45 (libellé FCC sur la figure, pour « Flight Control Computer » en anglais). La commande de l’actionneur 44 par le calculateur de commandes de vol 45 est par exemple une commande discrétisée mise en œuvre de façon itérative selon une fréquence d’échantillonnage prédéterminée. Pour une itération n donnée, le calculateur de commandes de vol 45 détermine une consigne x(n) qu’il applique à l’actionneur 44 via une boucle d’asservissement tel que représenté sur la figure. Cette boucle d’asservissement comprend par exemple le retour vers le calculateur de commandes de vol d’une mesure w(n) de la position de la tige de l’actionneur. Elle peut aussi comprendre le retour vers le calculateur de commande de vol 45 d’une mesure y(n) de la position de la gouverne 41, exprimée par exemple sous la forme d’une position angulaire de la gouverne autour de son axe de rotation 42. Des manœuvres répétées de la gouverne au fur et à mesure de l’exploitation de l’aéronef peuvent entraîner, dans certaines circonstances, une usure de pièces mécaniques telles que la rotule 43 ou encore les rotules de la ligne de charnière assurant la liaison entre la gouverne 41 et l’axe de rotation 42. Il en résulte des jeux mécaniques, susceptibles d’entraîner des vibrations de la gouverne 41 lorsque l’aéronef est en vol, notamment lorsque la gouverne est peu chargée aérodynamiquement. Ces vibrations peuvent parfois se propager à la structure de l’aéronef et être ressenties par les passagers et par l’équipage de l’aéronef. Par conséquent, il est souhaitable d’identifier une gouverne à l’origine de vibrations en vue de réaliser une maintenance de ladite gouverne afin de garantir le confort des passagers. Or, étant donné le nombre élevé de gouvernes d’un aéronef, l’identification d’une gouverne à l’origine de vibrations peut s’avérer difficile. De plus, des vibrations à bord de l’aéronef peuvent être issues de sources de vibrations autres que des gouvernes. Dans certaines circonstances, une telle source de vibrations est susceptible de produire des vibrations de fréquence prédéterminée. Par exemple, des vibrations peuvent être issues d’une porte passagers de l’aéronef, d’une porte d’une case de train d’atterrissage de l’aéronef, d’un joint d’un carénage de l’aéronef, d’un ventilateur d’un système de l’aéronef, etc. Par conséquent, il est également souhaitable d’identifier une telle source de vibrations autre qu’une gouverne de l’aéronef. La demande de brevet numéro FR3.094.088A1 déposée au nom de la demanderesse est relative à un procédé de détection de vibrations engendrées par une gouverne d’un aéronef. La mise en œuvre dudit procédé peut être réalisée à bord de l’aéronef ou au sol. Lorsque le procédé est mis en œuvre à bord de l’aéronef, cela nécessite l’implantation d’un logiciel approprié dans un calculateur de l’aéronef. Lorsque le procédé est mis en œuvre au sol, cela nécessite l’implantation dans un calculateur de l’aéronef, d’un logiciel permettant de transmettre des informations à un calculateur au sol mettant en œuvre le procédé. Les informations ainsi transmises sont des informations préalablement enregistrées à bord de l’aéronef, pendant le vol de l’aéronef, selon une fréquence d’échantillonnage compatible avec la fréquence des vibrations pour lesquelles on souhaite identifier la source. Dans tous les cas, la mise en œuvre du procédé nécessite donc la mise en place ou la modification d’un logiciel d’un calculateur de l’aéronef. Cela peut s’avérer complexe et fastidieux lorsque le logiciel doit être mis en place sur des aéronefs déjà existants, surtout si une compagnie aérienne possède un nombre élevé d’aéronefs. Il existe donc un besoin pour mettre en œuvre un tel procédé sans modifier un logiciel de l’aéronef. D’autre part, bien que des informations relatives à des gouvernes de l’aéronef soient enregistrées dans un enregistreur de vol (aussi appelé boîte noire) de l’aéronef, ces informations sont enregistrées selon une fréquence d’échantillonnage insuffisante, par rapport aux fréquences de vibration des gouvernes, pour pouvoir exploiter ces informations pour la maintenance. En effet, conformément au théorème de Shannon, la fréquence d’échantillonnage doit être supérieure à deux fois la fréquence d’un signal que l’on souhaite analyser. La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ce problème. Elle concerne un procédé de détection de vibrations d’au moins une source de vibrations d’un aéronef. Ce procédé comprend les étapes suivantes mises en œuvre par une unité de traitement d’un calculateur : - acquérir des données de vol d’un aéronef issues d’un enregistreur de données de vol dudit aéronef ; - déterminer une fréquence d’échantillonnage correspondant auxdites données de vol ; - acquérir une valeur d’une fréquence de vibration correspondant à ladite au moins une source de vibrations de l’aéronef ; - déterminer une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la source de vibrations est supérieure à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, la fréquence d’intérêt est égale à une fréquence de repliement de spectre de la fréquence de vibration correspondant à la source de vibrations, par rapport à la moitié de la fréquence d’échantillonnage ; - analyser un signal correspondant auxdites données de vol, de façon à détecter d’éventuelles oscillations correspondant à la fréquence d’intérêt ; et - transmettre à un dispositif utilisateur, un rapport correspondant à la présence de vibrations issues de la source de vibrations, si le signal analysé comporte des oscillations pendant une durée supérieure à un seuil de durée prédéterminé. Ainsi, le procédé permet de déterminer d’éventuelles vibrations issues d’une source de vibrations, sur la base d’informations issues d’un enregistreur de données de vol préexistant dans l’aéronef, en particulier un enregistreur de vol, donc sans nécessiter l’installation d’un logiciel spécifique dans un calculateur de l’aéronef. En effet, ces informations sont alors récupérées, en particulier au sol, en même temps que d’autres informations de l’enregistreur de données de vol. Le fait d’analyser le signal autour d’une fréquence d’intérêt correspondant à une fréquence de repliement de spectre de la fréquence de vibration de la source de vibrations, par rapport à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, permet de déterminer d’éventuelles vibrations issues de la source de vibrations sur la base des informations issues de l’enregistreur de données de vol, même lorsque la fréquence de vibration de la source de vibrations est supérieure à la moitié de la fréquence d’échantillonnage. Selon différents modes de réalisation pouvant être pris isolément ou en combinaison : - les données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des valeurs de position d’une gouverne correspondant à la source de vibrations considérée ; - les données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des valeurs de position d’une gouverne autre que la source de vibrations considérée ; - les données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des informations provenant d’au moins une centrale inertielle de l’aéronef ; - l’étape d’analyse du signal correspondant aux données de vol comprend les sous-étapes suivantes : . réaliser un premier filtrage du signal correspondant aux données de vol, de façon à éliminer des composantes du signal correspondant à des fréquences extérieures à une bande de fréquences incluant la fréquence d’intérêt ; . réaliser un deuxième filtrage du signal, de façon à éliminer des composantes du signal correspondant à des oscillations d’amplitude inférieure à un seuil d’amplitude prédéterminé ; - le procédé comporte une étape de vérification de la qualité des données de vol avant l’étape d’analyse du signal correspondant aux données de vol, de façon à rejeter des données de vol qui auraient un niveau de qualité inférieur à un niveau de qualité prédéterminé ; - l’enregistreur de données de vol de l’aéronef est choisi parmi le groupe d’enregistreurs de données de vol suivants : un enregistreur de vol, un enregistreur de données de vol prévu pour enregistrer des informations en vue de la maintenance de l’aéronef, en particulier de type QAR, de type ACMS, de type DAR, de type SAR, de type FDIMU ou de type FOMAX® ; - la source de vibrations correspond à l’une des sources de vibrations suivantes : une gouverne de l’aéronef, une porte passagers de l’aéronef, une porte d’une case de train d’atterrissage de l’aéronef, un joint d’un carénage de l’aéronef, un ventilateur d’un système de l’aéronef ; - le procédé est mis en œuvre pour plusieurs sources de vibrations de l’aéronef, de façon à détecter d’éventuelles vibrations issues desdites sources de vibration. 1) Procédé de détection de vibrations d’au moins une source de vibrations (41) d’un aéronef (1), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes mises en œuvre par une unité de traitement (15) d’un calculateur (14) : - acquérir (E1) des données de vol d’un aéronef issues d’un enregistreur de données de vol dudit aéronef ; - déterminer (E2) une fréquence d’échantillonnage (Fe) correspondant auxdites données de vol ; - acquérir (E3) une valeur d’une fréquence de vibration (Fv) correspondant à ladite au moins une source de vibrations de l’aéronef ; - déterminer (E4) une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la source de vibrations est supérieure à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, la fréquence d’intérêt est égale à une fréquence de repliement de spectre (Fr) de la fréquence de vibration (Fv) correspondant à la source de vibrations, par rapport à la moitié de la fréquence d’échantillonnage ; - analyser (E5) un signal correspondant auxdites données de vol, de façon à détecter d’éventuelles oscillations correspondant à la fréquence d’intérêt ; et - transmettre (E6) à un dispositif utilisateur (18), un rapport correspondant à la présence de vibrations issues de la source de vibrations, si le signal analysé comporte des oscillations pendant une durée supérieure à un seuil de durée prédéterminé. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des valeurs de position d’une gouverne correspondant à la source de vibrations considérée. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des valeurs de position d’une gouverne autre que la source de vibrations considérée. 4) Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent des informations provenant d’au moins une centrale inertielle de l’aéronef. 5) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape (E5) d’analyse du signal correspondant aux données de vol comprend les sous-étapes suivantes : - réaliser un premier filtrage du signal correspondant aux données de vol, de façon à éliminer des composantes du signal correspondant à des fréquences extérieures à une bande de fréquences incluant la fréquence d’intérêt ; - réaliser un deuxième filtrage du signal, de façon à éliminer des composantes du signal correspondant à des oscillations d’amplitude inférieure à un seuil d’amplitude prédéterminé. 6) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de vérification de la qualité des données de vol avant l’étape d’analyse du signal correspondant aux données de vol, de façon à rejeter des données de vol qui auraient un niveau de qualité inférieur à un niveau de qualité prédéterminé. 7) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’enregistreur de données de vol est choisi parmi les enregistreurs de données de vol suivants : - un enregistreur de vol ; ou - un enregistreur de données de vol prévu pour enregistrer des informations en vue de la maintenance de l’aéronef. 8) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de vibrations correspond à l’une des sources de vibrations suivantes : - une gouverne de l’aéronef ; - une porte passagers de l’aéronef ; - une porte d’une case de train d’atterrissage de l’aéronef ; - un joint d’un carénage de l’aéronef ; - un ventilateur d’un système de l’aéronef. 9) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre pour plusieurs sources de vibrations de l’aéronef, de façon à détecter d’éventuelles vibrations desdites gouvernes.