Brevet FR3145347A1 — publié le 20240802

Procédé d’aide au pilotage d’un aéronef à voilure tournante dans un mode d’économie de carburant Procédé d’aide au pilotage d’un aéronef à voilure tournante, l’aéronef comportant au moins deux moteurs, un premier moteur pouvant être mis en veille pour assurer un fonctionnement d’un deuxième moteur en mode d’économie de carburant dit mode ECO, procédé dans lequel, pour atteindre un nombre d’heures de vol déterminé entre deux révisions en limitant l’usure du deuxième moteur dans le mode ECO, une température de contrôle moteur (TC_PME) associée au deuxième moteur est calculée dans un calculateur de vol en fonction d’une puissance maximale (PME) prédéfinie en mode ECO du deuxième moteur, la température de contrôle moteur étant représentative d’un état d’endommagement courant du deuxième moteur et affichée sur un écran de vol à l’attention d’un pilote de l’aéronef, de sorte à lui permettre de rester en-deçà de cette température de contrôle moteur. Figure pour l’abrégé : Fig. 2. Procédé d’aide au pilotage d’un aéronef à voilure tournante dans un mode d’économie de carburant La présente invention concerne le domaine de l’aide au pilotage d’aéronefs à voilure tournante, notamment des hélicoptères ou des drones, et elle se réfère plus particulièrement à un mode d’économie de carburant ou « mode ECO » consistant à mettre un des deux moteurs d’un aéronef bimoteur en mode de veille (en anglais « stand-by state ») lors des phases de croisière ou de vol d’attente ou de surveillance et/ou recherche (en anglais « loitering »), afin de réaliser des économies de carburant. Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers Etats. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux actuellement en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique. Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactants dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des impacts environnementaux modérés dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions. Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son impact climatique par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l'empreinte environnementale de son activité. Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avion, l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l’emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et enfin les biocarburants aéronautiques. Dans ce cadre, il est connu pour les aéronefs bimoteur de recourir à une utilisation des moteurs en mode d’économie de carburant, dit mode ECO, qu’il soit réalisé avec la chambre de combustion du moteur allumée ou éteinte, lors des phases de croisière ou de vol d’attente ou de surveillance et/ou recherche (« loitering »). Dans un tel mode, utilisé par exemple dans des aéronefs bimoteurs à voilure tournante, l’un des moteurs de l’aéronef est placé en mode de veille. Or, mal utilisé, ce mode de fonctionnement peut entraîner une usure prématurée du moteur fournissant la puissance de propulsion de l’aéronef, notamment pour les parties chaudes de la turbine à gaz, phénomène connu sous le nom d’endofluage. Or, cette usure des moteurs a une influence directe sur le nombre d’heures de vol entre deux révisions (connu sous le sigle TBO, pour en anglais « Time Between Overhauls ») indiqué par le motoriste. La présente invention a donc pour objet un procédé permettant d’informer le pilote sur l’état d’endommagement des moteurs de l’aéronef afin qu’il puisse tenir à tout instant l’objectif du nombre d’heures de vol (ou TBO) revendiqué par le motoriste. Ces buts sont atteints par un procédé d’aide au pilotage d’un aéronef à voilure tournante, l’aéronef comportant au moins deux moteurs, un premier moteur pouvant être mis en veille pour assurer un fonctionnement d’un deuxième moteur en mode d’économie de carburant dit mode ECO, le procédé d’aide au pilotage étant caractérisé en ce que, pour atteindre un nombre d’heures de vol déterminé entre deux révisions en limitant l’usure du deuxième moteur dans le mode ECO, une température de contrôle moteur (TC_PME) associée au deuxième moteur est calculée dans un calculateur de vol en fonction d’une puissance maximale (PME) prédéfinie en mode ECO dudit deuxième moteur, la température de contrôle moteur (TC_PME) étant représentative d’un état d’endommagement courant du deuxième moteur et affichée sur un écran de vol à l’attention d’un pilote de l’aéronef, de sorte à lui permettre de rester en-deçà de ladite température de contrôle moteur (TC_PME). Ainsi, si dans le mode ECO, le pilote maintient la température du moteur en dessous de cette température de contrôle moteur (TC_PME), il atteindra le temps moyen entre deux révisions (TBO) revendiqué par le motoriste. De préférence, la température de contrôle moteur (TC_PME) est déterminée à partir de valeurs des compteurs de fluage des deux moteurs et d’un nombre d’heures de vol effectué depuis la dernière révision. Avantageusement, la valeur des compteurs de fluage, associé à un modèle de vieillissement du moteur, prend en compte à la fois l’état d’endommagement du moteur lorsque tous les moteurs sont actifs et l’état d’endommagement du moteur lorsqu’ils sont en mode de veille. De préférence, la température de contrôle moteur est une température maximale ou une température moyenne. Selon le mode de réalisation envisagé, la température de contrôle moteur est déterminée pour une mission représentative des missions effectuées par l’aéronef et comportant au moins une phase d’activation du mode ECO et elle est en outre déterminée à partir d’une valeur des compteurs de cycle des moteurs. Elle peut aussi prendre en compte une alternance des moteurs fonctionnant en mode ECO. Avantageusement, la température de contrôle moteur est affichée sur un écran de vol intégré à un cadran de première limite de l’aéronef. Le procédé selon l’invention peut être appliqué à un hélicoptère multimoteurs ou un drone multimoteurs ainsi qu’à un aéronef mono ou multimoteurs dans lequel la température de contrôle moteur est utilisée en dehors du mode ECO pour préserver la durée de vie du moteur. L’invention concerne en outre un aéronef à voilure tournante comprenant un calculateur de vol et un écran de vol, chacun configuré pour mettre en œuvre le procédé d’aide au pilotage tel que défini ci-avant. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquels : la montre un exemple de profil de mission d’un aéronef à voilure tournante, et la illustre les différentes étapes du procédé de détermination de la température de contrôle moteur en mode ECO, selon un exemple de l’invention. L’invention se propose de créer un nouveau régime associé au mode ECO : le régime dit PME (Puissance Maximale en mode ECO). Ce régime n’est pas une butée, c’est-à-dire que la puissance n’est pas saturée, mais une information qui sera communiquée au pilote de l’aéronef pour l’aider à contenir l’endommagement des moteurs de cet aéronef. Il s’agit donc de prendre en compte l’utilisation réelle du moteur et de mettre à jour en temps réel l’information communiquée au pilote par le biais d’un indicateur de pilotage disponible au cockpit, par exemple au niveau du cadran de première limite connu sous le sigle FLI. La montre un exemple de profil partiel de mission mettant en œuvre ce mode ECO. En abscisse figure la durée du segment de mission concerné, et en ordonnée la température de contrôle moteur (TC) représentative de la puissance du moteur. Cette mission comporte différentes phases, mais seul est illustré le segment de mission dans lequel une phase en mode ECO est déclenchée pendant une phase de croisière 12. Dans ce mode ECO, la température illustrée en traits pointillés 10 est la température (ou la puissance) maximale recommandée du moteur actif, l’autre moteur étant en mode veille. La température en traits mixtes 14 correspond à la température (ou la puissance) moyenne associée. La température de contrôle moteur (TC_PME) correspond par exemple à ladite température en traits mixtes 14. Comme on peut le constater sur la , cette température maximale et cette température moyenne sont toutes deux supérieures à la puissance (ou la température) demandée en phase de croisière 12 réalisée avec tous les moteurs fournissant la puissance (= fonctionnement classique, dit mode AEO pour en anglais « all engines operating »), sans bien entendu pouvoir excéder la puissance maximale de démarrage (PMD). La montre les différentes étapes du procédé de l’invention permettant la détermination de la TC_PME. Elle débute, dans une première étape 100, par la définition d’une mission correspondant à la moyenne des missions réalisées précédemment par l’aéronef (mission type) et plus généralement représentative des missions de l’aéronef (par exemple intégrant une mission mixte). Alternativement ou en complément, une mission type ou une mission mixte prévisionnelle peut être considérée. La saisonnalité des sorties de l’aéronef est préférablement prise en compte. Une mission plus spécifique définie à la demande du pilote (fonction par exemple d’un trajet prédéfini et d’une charge particulière) peut également être prise en compte. Dans une étape 102 suivante, on détermine les phases de cette mission où le mode ECO est actif (croisière, ou phase de surveillance / recherche / vol d’attente (loitering), …). Dans une étape 104 suivante, on relève au niveau du calculateur de vol le pourcentage du nombre d’heures de vol déjà réalisé depuis la précédente révision des moteurs ainsi que l’état des compteurs de fluage (deux pour chaque moteur) associés l’un à endommagement (usure actuelle) du moteur lorsqu’il fournit la puissance, et l’autre à l’endommagement du moteur lorsqu’il est en mode de veille. Un endommagement prédictif pour les phases AEO et un autre pour les phases de veille sont déterminés, de préférence à l’aide des résultats de l’étape 102 et d’un modèle de vieillissement de la turbine à gaz. Le compteur précité d’endommagement du moteur quand il fournit la puissance (mode AEO) est additionné à la projection de vieillissement de la turbine à gaz en AEO pour fournir un paramètre EndoAEO. De la même manière, un paramètre EndoVeille est calculé à partir de l’usure actuelle du moteur en phase de veille et la projection du vieillissement de la turbine à gaz en mode veille (mode ECO). Dans une étape suivante 106, on calcule en pourcentage (100% correspondant à un moteur neuf) l’endommagement restant disponible en mode ECO en soustrayant les deux valeurs d’endommagement EndoAEO et EndoVeille précitées. Dans une étape finale 108, la TC_PME est déterminée à l’aide de l’endommagement restant disponible en mode ECO et affichée au cockpit de l’aéronef au niveau d’un écran de vol, typiquement sur son cadran FLI, pour « First Limit Indicator » ou cadran de première limite. L’invention permet ainsi un accompagnement des pilotes spécifique à l’utilisation du mode ECO en proposant de réaliser, tout au long de la vie du moteur, une mise à jour de la TC_PME, en fonction de données dont dispose le calculateur de vol, à savoir l’état des compteurs de fluage (et/ou de cycle) et le nombre d’heures de vol depuis la dernière révision (TBO considérée comme une opération de maintenance de niveau 3). Ainsi, par exemple en supposant un TBO de 5000 heures de vol pour un moteur donné, si le pilote sur-sollicite son moteur, la TC_PME affichée au cadran portant cet indicateur, diminuera avec les heures de vol, lui demandant une adaptation de ses missions pour maintenir ce TBO de 5000HV. On notera toutefois que cet indicateur, indiquant une puissance maximale à respecter pour atteindre le TBO revendiqué par le motoriste, peut également être appliqué en dehors du mode ECO notamment sur un hélicoptère monomoteur. Par exemple, un pilote volant souvent à puissance élevée usera prématurément les moteurs et le TBO ne sera pas atteint. On notera également que les opérations de maintenance et notamment l’alternance du moteur actif pendant le mode ECO (qui de préférence n’est pas toujours le même mais, au contraire, peut être indifféremment l’un ou l’autre des deux moteurs) peuvent être pris en compte pour déterminer la TC_PME. En effet, le recours au mode ECO peut entraîner une usure asymétrique des moteurs et il apparait utile de chercher à symétriser l’avancement des compteurs de fluage et de cycle en effectuant un échange des moteurs par exemple lors tous les 1000 heures de vol lors des maintenances correspondantes (le moteur actif pendant la première tranche horaire étant celui mis en veille dans la suivante et ainsi de suite pour les tranches horaires suivantes). En outre, s’il a été fait référence essentiellement aux applications classiques d’hélicoptères bimoteurs, l’invention trouve naturellement application aux moteurs multiples comme en matière de drones où une recommandation d’utilisation de chacun des moteurs peut alors aussi être apportée au pilote. Procédé d’aide au pilotage d’un aéronef à voilure tournante, l’aéronef comportant au moins deux moteurs, un premier moteur pouvant être mis en veille pour assurer un fonctionnement d’un deuxième moteur en mode d’économie de carburant dit mode ECO, le procédé d’aide au pilotage étant caractérisé en ce que, pour atteindre un nombre d’heures de vol déterminé entre deux révisions en limitant l’usure du deuxième moteur dans le mode ECO, une température de contrôle moteur (TC_PME) associée au deuxième moteur est calculée dans un calculateur de vol en fonction d’une puissance maximale (PME) prédéfinie en mode ECO dudit deuxième moteur, la température de contrôle moteur (TC_PME) étant représentative d’un état d’endommagement courant du deuxième moteur et affichée sur un écran de vol à l’attention d’un pilote de l’aéronef, de sorte à lui permettre de rester en-deçà de ladite température de contrôle moteur (TC_PME). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température de contrôle moteur (TC_PME) est déterminée à partir de valeurs des compteurs de fluage des deux moteurs et d’un nombre d’heures de vol effectué depuis la dernière révision. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur des compteurs de fluage prend en compte, associé à un modèle de vieillissement du moteur, à la fois l’état d’endommagement du moteur lorsque tous les moteurs sont actifs et l’état d’endommagement du moteur lorsqu’ils sont en mode de veille. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la température de contrôle moteur (TC_PME) est une température maximale ou une température moyenne. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la température de contrôle moteur (TC_PME) est déterminée pour une mission représentative des missions effectuées par l’aéronef et comportant au moins une phase d’activation du mode ECO. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la température de contrôle moteur (TC_PME) est en outre déterminée à partir d’une valeur des compteurs de cycle des moteurs. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la température de contrôle moteur (TC_PME) prend en compte une alternance des moteurs fonctionnant en mode ECO. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, appliqué à un hélicoptère multimoteurs ou un drone multimoteurs. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’écran de vol, sur lequel est affichée la température de contrôle moteur (TC_PME), est intégré au niveau d’un cadran de première limite de l’aéronef. Aéronef à voilure tournante comprenant un calculateur de vol et un écran de vol, chacun configuré pour mettre en œuvre le procédé d’aide au pilotage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.