Brevet FR3126775A1 — publié le 20230310

Procédé de détection de vibrations d’une gouverne d’aéronef. Le procédé de détection de vibrations d’une gouverne (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 gouverne ; - déterminer (E4) une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la gouverne 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 gouverne, 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 gouverne d’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. 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. 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 gouverne 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 gouverne de l’aéronef ; - déterminer une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la gouverne 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 gouverne, 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 de la gouverne, 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 d’une gouverne sur la base d’informations issues d’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 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 gouverne, par rapport à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, permet de déterminer d’éventuelles vibrations de la gouverne sur la base des informations issues de l’enregistreur de vol, lorsque la fréquence de vibration de la gouverne 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 d’une position de la gouverne considérée ; - les données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent en outre 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 ; - le procédé est mis en œuvre pour plusieurs gouvernes de l’aéronef, de façon à détecter d’éventuelles vibrations desdites gouvernes. 1) Procédé de détection de vibrations d’au moins une gouverne (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 gouverne de l’aéronef ; - déterminer (E4) une fréquence d’intérêt telle que si la fréquence de vibration correspondant à la gouverne 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 gouverne, 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 de la gouverne, 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 d’une position de la gouverne considérée. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites données de vol issues de l’enregistreur de vol comprennent en outre des informations provenant d’au moins une centrale inertielle de l’aéronef. 4) 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. 5) 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. 6) Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre pour plusieurs gouvernes de l’aéronef, de façon à détecter d’éventuelles vibrations desdites gouvernes.