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Procédé et système de surveillance du niveau d'huile contenue dans un
réservoir d'un moteur d'aéronef.
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général de
l'aéronautique.
Elle concerne plus particulièrement la surveillance de la
consommation d'huile d'un moteur d'aéronef en fonctionnement, tel que
par exemple une turbomachine.
Pour estimer la consommation d'huile d'un moteur d'aéronef, il
est connu de comptabiliser le nombre de cannettes d'huile versées dans le
réservoir du moteur lors d'entretiens programmés du moteur (ex. entre
chaque mission). La quantité d'huile correspondant au nombre de
cannettes versées lors de chaque remplissage est consignée sur une fiche,
et une moyenne glissante calculée sur plusieurs remplissages donne une
estimation de la consommation d'huile moyenne du moteur. Cette
estimation est alors comparée à un seuil de référence prédéterminé en
vue de détecter une consommation anormale d'huile par le moteur.
Cette technique est mise en oeuvre manuellement par la plupart
des compagnies. En outre, elle ne prend pas en compte l'écart des
niveaux d'huile dans le réservoir entre le début et la fin de la période sur
laquelle la moyenne est calculée, ce qui peut induire des imprécisions
dans l'estimation de la consommation d'huile.
Une seconde technique utilisée dans certains calculateurs de
maintenance par les compagnies aériennes consiste à mesurer le niveau
d'huile contenu dans le réservoir avant chaque décollage et après chaque
atterrissage de l'aéronef. Les niveaux d'huile ainsi mesurés sont alors
comparés entre eux afin d'estimer la consommation d'huile sur la mission
de l'aéronef.
On comprend alors bien que pour obtenir une estimation fiable
de la consommation d'huile du moteur, cette technique nécessite
l'utilisation de capteurs du niveau d'huile relativement précis. De plus,
cette technique ne prend pas en compte la quantité d'huile en circulation
hors du réservoir, qui peut varier selon différents paramètres (viscosité de
l'huile, vitesse du moteur, etc.).
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Objet et résumé de l'invention
La présente invention propose une alternative aux techniques
précitées permettant d'obtenir une estimation fiable de la consommation
d'huile d'un moteur.
Plus précisément, elle vise un procédé de surveillance du niveau
d'huile contenue dans un réservoir d'un moteur d'aéronef, comprenant :
- pour au moins deux phases de fonctionnement prédéterminées du
moteur, au cours d'au moins une mission de l'aéronef :
o l'obtention d'une pluralité de mesures d'un niveau d'huile du
réservoir, chaque mesure étant associée à une température d'huile
et à un régime de rotation du moteur ;
o la sélection de mesures représentatives de variations du niveau
d'huile, et associées à des températures d'huile voisines d'une
température de référence et à des régimes de rotation du moteur
voisins d'un régime de rotation de référence ;
- l'agrégation des mesures sélectionnées sur les phases de
fonctionnement et au cours de ladite au moins une mission de
l'aéronef ; et
- la comparaison des mesures agrégées avec des données de référence
en vue d'identifier une consommation d'huile anormale du moteur.
Corrélativement, l'invention vise également un système de
surveillance du niveau d'huile contenu dans un réservoir d'un moteur
d'aéronef, comprenant :
- des moyens, activés pour au moins deux phases de fonctionnement
prédéterminées du moteur, au cours d'au moins une mission de
l'aéronef :
o pour obtenir une pluralité de mesures d'un niveau d'huile du
réservoir, chaque mesure étant associée à une température d'huile
et à un régime de rotation du moteur ; et
o pour sélectionner des mesures représentatives de variations du
niveau d'huile, et associées à des températures d'huile voisines
d'une température de référence et à des régimes de rotation du
moteur voisins d'un régime de rotation de référence ;
- des moyens pour agréger les mesures sélectionnées sur les phases de
fonctionnement et au cours de ladite au moins une mission de
l'aéronef ; et
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- des moyens pour comparer les mesures agrégées avec des données de
référence en vue d'identifier une consommation d'huile anormale du
moteur.
Ainsi, l'invention prend en compte le niveau d'huile dans le
réservoir pour l'estimation de la consommation d'huile du moteur, et se
place avantageusement à iso-conditions de régime du moteur et de
température d'huile (i.e. dans des conditions similaires) afin de rendre
comparables entre eux les niveaux d'huile mesurés.
En se plaçant à iso-conditions de régime de rotation et de
température, on s'assure que les paramètres autres que le niveau d'huile
dans le réservoir ayant une influence sur la consommation réelle d'huile
par le moteur (tels que par exemple, la quantité d'huile se trouvant en
dehors du réservoir d'huile ou gulping, ou la dilatation/contraction de
l'huile), ont un impact similaire sur la consommation d'huile. De ce fait, on
peut raisonnablement s'affranchir d'estimer ces paramètres pour évaluer
de façon fiable la consommation d'huile du moteur : un raisonnement
par delta entre les niveaux d'huile (i.e. en comparant directement les
niveaux d'huile entre eux) suffit pour estimer la consommation d'huile du
moteur.
Ainsi, il n'est pas nécessaire de recourir à des modèles
complexes tels que par exemple un modèle de gulping ou de rétention
d'huile dans les enceintes pour ajuster les niveaux d'huile, avant de les
comparer à des données de référence. Les mesures agrégées
conformément à l'invention sont cohérentes et comparables entre elles, et
permettent d'évaluer facilement la consommation d'huile du moteur.
En outre, l'invention se base sur des mesures récoltées au cours
d'au moins deux phases de fonctionnement de la mission de l'aéronef.
Préférentiellement, ces deux phases de fonctionnement correspondront à
une phase de taxi (la phase de taxi inclut au sens de l'invention la phase
de taxi avant décollage et la phase de taxi après atterrissage) et à une
phase de croisière de la mission de l'aéronef.
De cette sorte, on ne limite pas l'estimation de la consommation
d'huile du moteur à seulement deux mesures prises avant le décollage et
après l'atterrissage de l'aéronef, mais on utilise également des mesures du
niveau d'huile relevées lors d'autres phases de fonctionnement de
l'aéronef, et éventuellement sur plusieurs missions de l'aéronef.
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Ceci contribue à améliorer la précision de l'estimation de la
consommation d'huile du moteur, et permet de détecter non seulement
des consommations anormales ponctuelles mais également des
consommations anormales se manifestant à plus long terme. L'invention
permet ainsi d'appliquer une technique de type trend monitoring
(surveillance de tendance en français) à la surveillance de la
consommation d'huile d'un moteur.
Par ailleurs, grâce à l'invention, la surveillance du niveau d'huile
est automatisée et ne requiert pas ou peu d'intervention humaine. On
limite ainsi les imprécisions.
On notera que l'invention est particulièrement avantageuse
lorsque des capteurs à résolution discrète sont utilisés pour mesurer le
niveau d'huile dans le réservoir.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, au cours
de la sélection des mesures, on exclut les mesures représentatives de
variations du niveau d'huile apparues sur une durée inférieure à une durée
limite prédéterminée.
De cette sorte, on élimine les variations du niveau d'huile
normales, dues à des événements particuliers de la phase de
fonctionnement, comme par exemple un virage ou un freinage de
l'aéronef et qui se traduisent par une augmentation ou une diminution
ponctuelle et momentanée du niveau d'huile dans le réservoir.
En outre, au cours de la sélection des mesures, on peut
également exclure les mesures du niveau d'huile supérieures à un niveau
d'huile limite prédéterminé, ou représentatives de variations du niveau
d'huile supérieures à une variation limite prédéterminée.
De cette sorte, les mesures correspondant à des niveaux d'huile
aberrants sont éliminées, comme par exemple une mesure supérieure au
contenu maximal du réservoir, etc.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention,
l'agrégation des mesures comprend la détection d'au moins un
remplissage du réservoir entre deux missions successives de l'aéronef.
On peut ainsi prendre en compte les remplissages du réservoir
d'huile entre deux missions successives de l'aéronef qui peuvent avoir une
influence sur le niveau d'huile et induire des différences entre les niveaux
non imputables à une anomalie de la consommation d'huile.
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En outre, l'agrégation des mesures peut également comprendre
la correction d'au moins une mesure du niveau d'huile en fonction d'une
différence existant entre la température d'huile associée à cette mesure et
la température de référence.
5 De cette sorte, il est possible de prendre en compte de légères
différences de température existant entre les niveaux d'huile mesurés au
cours des différentes phases de fonctionnement considérées ou au sein
d'une même phase de fonctionnement.
Cette correction permet de relâcher quelque peu la contrainte
en termes de températures voisines de la température de référence. La
notion de voisines de la température de référence tolérera des écarts
de température plus importants, par exemple jusqu'à 40 C.
Dans un mode particulier de réalisation, l'agrégation des
mesures comprend l'application d'une régression linéaire aux mesures
sélectionnées.
Cette régression permet de lisser la courbe des mesures de
façon à s'affranchir des imprécisions de mesure ou des différences
pouvant apparaître par exemple d'une mission à l'autre ou entre les
différentes phases de fonctionnement.
En outre, elle peut permettre d'obtenir la consommation d'huile
moyenne du moteur, donnée par le coefficient directeur de la droite
obtenue après régression. Elle est réalisée sur une période plus ou moins
longue (et donc sur un nombre de mesures plus ou moins importants) en
fonction du type de suivi de la consommation que l'on souhaite réaliser.
Dans un mode particulier de réalisation, on compare les
mesures agrégées par rapport à un seuil prédéterminé représentatif d'une
consommation anormale d'huile par le moteur.
Il est ainsi possible de détecter une consommation d'huile
anormale ponctuelle.
En variante, on agrège les mesures sur plusieurs missions de
l'aéronef et on compare les mesures agrégées avec une courbe de
référence (ex. une droite) représentative d'une consommation normale
d'huile par le moteur.
On peut alors détecter des anomalies se manifestant à plus long
terme, par exemple après plusieurs missions de l'aéronef.
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Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de
surveillance selon l'invention est tel que :
- l'obtention et la sélection des mesures sont mises en ouvre au cours de
la mission de l'aéronef ; et
- l'agrégation des mesures et la comparaison sont mises en ouvre par un
dispositif au sol auquel les mesures sélectionnées ont été envoyées par
l'aéronef.
Corrélativement, dans ce mode particulier de réalisation, dans le
système de surveillance selon l'invention :
- les moyens pour obtenir la pluralité de mesures et pour sélectionner les
mesures représentatives de variations du niveau d'huile sont embarqués
à bord de l'aéronef ; et
- les moyens pour agréger les mesures sélectionnées et pour comparer
les mesures agrégées avec des données de référence sont intégrés dans
un dispositif au sol ;
l'aéronef comprenant en outre des moyens pour envoyer les mesures
sélectionnées au dispositif au sol.
Cette répartition permet d'accélérer le traitement des mesures
au sol et de limiter la quantité de mesures transmises en cours de mission
par l'aéronef.
On peut également envisager, dans d'autres modes de
réalisation, que le procédé et le système de surveillance selon l'invention
présentent en combinaison tout ou partie des caractéristiques précitées.
Brève description des dessins
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. Sur les figures :
- la figure 1 représente de façon schématique, dans son environnement,
un système de surveillance conforme à l'invention dans un mode
particulier de réalisation ;
- les figures 2 et 3 représentent, sous forme d'organigrammes, les
principales étapes d'un procédé de surveillance selon l'invention dans un
mode particulier de réalisation dans lequel il est mis en oeuvre par le
système représenté sur la figure 1 ; et
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- la figure 4 représente un exemple de surveillance du niveau d'huile
conformément à l'invention par comparaison avec une droite de
référence.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 représente, dans son environnement, un système
de surveillance 1 du niveau d'huile contenu dans un réservoir d'un moteur
d'aéronef en fonctionnement (non représenté), conforme à l'invention,
dans un mode particulier de réalisation.
Le moteur d'aéronef est par exemple un turboréacteur. On
notera cependant que l'invention s'applique à d'autres moteurs d'aéronef
et notamment d'autres turbomachines, telles qu'à un turbopropulseur, etc.
Dans le mode de réalisation envisagé ici, les moyens mis en
oeuvre par le système de surveillance 1 sont répartis sur deux entités, à
savoir sur l'aéronef 2 propulsé par le moteur et sur un dispositif au sol 3
hébergé par exemple par la compagnie aérienne exploitant l'aéronef 2.
Cette hypothèse n'est cependant pas limitative, le système de
surveillance 1 pouvant être embarqué uniquement à bord de l'aéronef 2
ou être intégré entièrement au niveau du dispositif au sol 3.
Conformément à l'invention, le système de surveillance 1 est
apte à surveiller le niveau d'huile contenu dans un réservoir 21 d'un
turboréacteur de l'aéronef 2.
Ce niveau d'huile est mesuré, de façon connue en soi, par un
capteur résistif 22 à résolution discrète. Un tel capteur délivre une mesure
discrète ayant une résolution prédéfinie (ex. 0.25 qt soit 0.27 litre).
Autrement dit, tant que le niveau d'huile mesuré par le capteur 22 ne
change pas d'au moins une quantité égale à la résolution du capteur, la
mesure discrète délivrée par le capteur reste identique. Ainsi, on ne
connaît pas précisément la mesure absolue du niveau d'huile contenu
dans le réservoir 21, mais dès qu'une variation du niveau d'huile est
détectée par le capteur, celle-ci est au moins égale à la résolution du
capteur.
On notera toutefois que l'invention s'applique à d'autres types
de capteurs de niveau d'huile, à résolution continue ou discrète.
L'aéronef 2 est en outre équipé d'un calculateur 23, comprenant
des moyens pour traiter les mesures réalisées par le capteur 22
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conformément à l'invention. Ces moyens seront décrits ultérieurement en
référence à la figure 2.
Les mesures traitées par le calculateur 23 sont envoyées au
dispositif au sol 3 par des moyens de communication 24 équipant l'aéronef
2. Ces moyens 24 intègrent notamment ici une unité ACARS (Airline
Communications, Addressing and Reporting System), apte à communiquer
selon le standard ARINC via une liaison 4 avec le dispositif au sol 3. De
tels moyens sont connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits
davantage ici.
Le dispositif au sol 3 a ici l'architecture matérielle d'un
ordinateur. Il comprend notamment des moyens de communication 21,
incluant une unité ACARS apte à recevoir et à décoder les messages
envoyés par l'aéronef 2, un processeur 32, une mémoire vive 33, une
mémoire morte 34 et une mémoire non volatile 35.
La mémoire morte 34 constitue un support d'enregistrement
lisible par le processeur 32 et sur lequel est enregistré un programme
d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution de certaines
étapes du procédé de surveillance selon l'invention décrites ultérieurement
en référence à la figure 3.
Nous allons maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3
les principales étapes du procédé de surveillance selon l'invention, dans un
mode particulier de réalisation dans lequel ces étapes sont mises en
oeuvre par le système 1 représenté sur la figure 1 pour la surveillance du
niveau d'huile contenu dans le réservoir 21 du turboréacteur de l'aéronef
2.
Comme mentionné précédemment, dans le mode de réalisation
envisagé ici, certaines étapes du procédé de surveillance sont mises en
oeuvre par l'aéronef 2, tandis que d'autres étapes sont mises en oeuvre
par le dispositif au sol 3.
Les étapes mises en oeuvre par l'aéronef 2 correspondent à
proprement parler à l'acquisition de mesures du niveau d'huile contenu
dans le réservoir 21 et à l'extraction des mesures pertinentes pour
effectuer un suivi de la consommation d'huile du turboréacteur. Elles
seront décrites en référence à la figure 2.
Les étapes mises en oeuvre par le dispositif au sol 3 seront
décrites en référence à la figure 3.
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En référence à la figure 2, lors d'une mission de l'aéronef 2, le
capteur 22 effectue périodiquement des mesures du niveau d'huile
contenu dans le réservoir 21 du turboréacteur (étape E10).
Ces mesures sont mémorisées dans une mémoire du calculateur
23 (non représentée), en association d'une part avec la température de
l'huile au moment de la mesure (mesurée par un capteur de température
connu en soi) et d'autre part avec le régime de rotation du turboréacteur.
Le régime de rotation du turboréacteur est caractérisé ici par le paramètre
N2, qui désigne la vitesse de rotation de l'arbre du compresseur haute
pression du turboréacteur.
En variante, le régime de rotation peut être caractérisé par
d'autres paramètres de fonctionnement du turboréacteur, comme par
exemple le paramètre Ni qui désigne la vitesse de rotation de l'arbre du
compresseur basse pression du turboréacteur.
On notera que dans l'exemple envisagé ici, le capteur 22 étant
un capteur discret, la mesure qu'il délivre peut rester la même pendant
une longue période (ex. une heure) si les facteurs qui influencent le
niveau d'huile dans le réservoir ne varient pas. On désigne ici par segment
un ensemble de mesures consécutives identiques délivrées par le capteur
22. Aussi, afin de limiter la quantité de mémoire nécessaire pour stocker
les mesures délivrées par le capteur, il est suffisant de mémoriser, pour
chaque segment, la valeur du niveau d'huile mesurée par le capteur 22
sur ce segment, le début du segment et sa durée, les températures d'huile
minimale et maximale atteintes sur ce segment, et les régimes de rotation
correspondant.
En variante, toutes les mesures relevées par le capteur 22
peuvent être mémorisées.
En parallèle de l'acquisition des mesures de niveau d'huile, du
régime de rotation et de la température de l'huile, une extraction des
mesures pertinentes est mise en oeuvre conformément à l'invention. Cette
extraction est menée au fur et à mesure de la mission de l'aéronef afin
d'une part d'optimiser les temps de traitement des mesures et d'autre part
de limiter la quantité de mesures stockées.
Cette extraction consiste à filtrer les mesures afin de ne
sélectionner que les mesures pertinentes permettant d'évaluer la
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consommation d'huile du turboréacteur et de détecter une consommation
anormale.
De cette sorte, on limite également avantageusement la
quantité de données envoyées au dispositif au sol 3 via la liaison ACARS 4.
5 Les traitements permettant d'extraire les mesures pertinentes
pouvant différer en fonction de la phase du vol durant laquelle les
mesures ont été effectuées, on identifie dans un premier temps la phase
du vol dans laquelle se trouve l'aéronef (ex. moteur à l'arrêt, démarrage,
taxi avant décollage, décollage, montée, croisière, descente, taxi après
10 atterrissage, arrêt du moteur, etc.) (étape E20).
Les phases du vol peuvent être identifiées en fonction du régime
de rotation du turboréacteur et notamment des paramètres Ni et/ou N2
mentionnés précédemment, ainsi que de la phase de vol précédente. En
outre, une machine à états temporisés peut être utilisée pour suivre un
gabarit de régime moteur.
Dans le mode de réalisation envisagé ici, seules les mesures du
niveau d'huile réalisées pendant la phase taxi (avant décollage et après
atterrissage) et pendant la phase croisière sont utilisées pour estimer la
consommation d'huile du turboréacteur (étape E30).
Les autres mesures ne sont pas considérées comme pertinentes
(étape E40).
Nous allons maintenant décrire dans un premier temps, les
traitements envisagés pour extraire les mesures pertinentes relevées
pendant la phase taxi. Le choix de ces traitements résulte d'observations
faites par les inventeurs en analysant des données brutes récoltées au
cours de vols réels d'avion.
Ainsi, il a été notamment observé que lors des phases de taxi, le
régime de rotation du turboréacteur (caractérisé ici par le paramètre N2)
se situe à environ 60% de son régime maximum, et présente des pics plus
élevés lorsque le pilote de l'aéronef accélère. Lors d'un pic du paramètre
N2, le niveau d'huile dans le réservoir 21 baisse légèrement après
l'accélération avant de remonter à son niveau avant accélération quelques
secondes après le retour à un régime de rotation normal. Les mesures
réalisées pendant un pic du paramètre N2 ne sont donc pas
représentatives de la consommation réelle en huile du turboréacteur.
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Afin d'éliminer les mesures de niveaux d'huile correspondant à
une phase d'accélération de l'aéronef, on définit un régime de rotation de
référence du turboréacteur, noté N2Ref, correspondant au régime de
rotation le plus couramment rencontré au cours de la mission de l'aéronef.
Par exemple, N2Ref est pris égal à environ 60% du régime maximum du
turboréacteur.
Puis on identifie parmi les mesures transmises par le capteur 22
celles qui sont représentatives d'une variation du niveau d'huile et qui sont
associées à un paramètre N2 voisin du régime de rotation de référence
N2Ref (étape E50). De cette sorte, on exclut tous les segments
correspondant à des pics élevés du paramètre N2 et qui ne sont pas
pertinents pour suivre la consommation d'huile du turboréacteur. On se
place ainsi à iso-conditions en termes de régime de rotation du
turboréacteur.
Un second traitement appliqué aux mesures réalisées par le
capteur 22 durant la phase taxi consiste à exclure les mesures aberrantes,
c'est-à-dire, les mesures qui ne correspondent pas à proprement parler à
une réalité physique mais qui proviennent d'erreurs de mesure (étape
E60). A cette fin, on exclut notamment les mesures du niveau d'huile
supérieures à un niveau d'huile limite prédéterminé (ex. à la contenance
du réservoir 21), ainsi que les mesures représentatives de variations du
niveau d'huile supérieures à une variation limite prédéterminée (ex.
supérieure à 2 ou 3 fois la résolution du capteur, les variations du niveau
d'huile étant généralement égales à la résolution du capteur en phase
taxi).
Enfin, au cours de l'étape E60, on exclut également les mesures
correspondant à des segments de courte durée, inférieure à une durée
limite prédéterminée. Ce traitement a pour but d'exclure les variations du
niveau d'huile dues à des virages entrepris par le pilote de l'aéronef ou à
de brusques coups de frein : ceux-ci se traduisent en effet par une
accélération ou une décélération de la vitesse du moteur par rapport au
sol, provoquant ainsi une inclinaison momentanée de la surface d'huile
dans le réservoir.
Ainsi, à l'issue de l'étape E60, seules les mesures correspondant
à des variations du niveau d'huile dues à des changements de
température sont conservées.
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Afin de se placer à iso-conditions en termes de température, on
sélectionne alors les mesures associées à une température d'huile voisine
d'une température de référence TRef prédéterminée (étape E70).
On choisit préférentiellement comme température de référence
TRef, une température la plus couramment atteinte par l'huile contenue
dans le réservoir 21, par exemple 100 C.
Différents critères pourront être appliqués pour estimer qu'une
température d'huile est voisine de la température de référence TRef.
Par exemple, on pourra s'assurer que la température associée à la mesure
se trouve dans un intervalle [Tref-a ; Tref+f3] défini autour de la
température de référence TRef, a et désignant des nombres réels
positifs ou nuls dépendant notamment de la température TRef (ex.
TRef=100 C et a=[i=4 C).
On notera que des valeurs plus élevées de a et ~ pourront être
envisagées moyennant une correction du niveau d'huile détaillée
ultérieurement et effectuée lors du traitement par le dispositif au sol 3.
Dans l'exemple envisagé ici où des segments correspondant à
des mesures identiques de niveau d'huile sont stockés, on sélectionne de
préférence au cours de l'étape E70 les segments dont les températures
minimale et maximale associées se trouvent de part et d'autre de la
température de référence. En variante, on peut également sélectionner les
segments dont les températures minimale et maximale sont relativement
proches de la température de référence, c'est-à-dire inférieures ou
supérieures d'un écart prédéterminé de l'ordre de quelques degrés Celsius.
Bien entendu, d'autres traitements visant à réduire le nombre
de mesures envoyées au dispositif au sol 3 pourront être envisagés : un
compromis entre la pertinence des mesures envoyées, le nombre de
mesures nécessaires pour une estimation fiable de la consommation
d'huile et la quantité d'information transmise au dispositif au sol 3 devra
être considéré.
Les mesures de niveau d'huile sélectionnées à l'étape E70 sont
alors transmises aux moyens de communication 31 du dispositif au sol 3
par les moyens de communication 24 de l'aéronef 2, via la liaison ACARS 4
(étape E80).
A cette fin, les mesures de niveau d'huile (i.e. ici les segments
sélectionnés) sont codées par exemple dans des messages conformes au
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standard ARINC, connu de l'homme du métier. Chaque mesure est
associée dans ce message à la température d'huile correspondante et à la
phase du vol pendant laquelle elle a été réalisée (ici phase taxi ou
croisière). En variante, d'autres standards que le standard ARINC peuvent
être utilisés pour coder les messages.
Dans le mode de réalisation décrit ici, on envisage des
traitements similaires pour extraire les mesures pertinentes relevées
pendant la phase de croisière aux traitements envisagés pendant la phase
taxi : ainsi les étapes E50 à E80 sont reproduites pour les mesures
transmises par le capteur 22 durant la phase de croisière. On notera
toutefois que la phase de croisière étant une phase relativement stable en
termes de régime de rotation du turboréacteur, ces traitements se
résument essentiellement à exclure les mesures correspondant à des
variations de courte durée et à sélectionner les mesures associées à une
température voisines de la température de référence.
En variante, d'autres traitements spécifiques à la phase de
croisière pourraient être envisagés, tels que par exemple une
caractérisation statistique (ex. moyenne, écart type, valeurs minimale et
maximale) du régime de rotation pour chaque segment ou une correction
du niveau d'huile en fonction de la température par rapport à la
température de référence.
Les étapes E10 à E80 sont répétées au cours de chaque mission
de l'aéronef.
Nous allons maintenant décrire, en référence à la figure 3, les
étapes du procédé de surveillance mises en ouvre par le dispositif au sol
3.
Comme mentionné précédemment, ces étapes consistent
essentiellement à agréger les mesures envoyées par l'aéronef 2 au cours
d'une ou de plusieurs missions, et à déterminer la consommation d'huile
du turboréacteur en fonction des mesures ainsi agrégées afin de détecter
notamment une consommation anormale.
Par agréger on entend ici réunir les mesures de façon à former
un ensemble unique de points (ex. une courbe) cohérent et représentatif
de l'évolution réelle du niveau d'huile du réservoir au cours des missions.
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Ainsi, les mesures obtenues sur une mission lors des phases taxi
avant décollage et taxi après atterrissage et lors de la phase croisière sont
ordonnées chronologiquement.
En revanche, la façon dont les mesures obtenues sur des
missions distinctes de l'aéronef sont agrégées peut différer en fonction du
type de suivi envisagé (par exemple moyenné sur plusieurs vols, ou
journalier, hebdomadaire, mensuel, etc.). Ainsi, l'agrégation pourra
consister notamment à moyenner les mesures relevées au cours d'une
mission afin d'obtenir un niveau d'huile moyen sur la mission, ou à
ordonner chronologiquement les mesures obtenues sur différentes
missions afin d'évaluer l'évolution du niveau d'huile au cours de plusieurs
missions successives de l'aéronef.
Dans le mode de réalisation décrit ici, on souhaite évaluer
l'évolution du niveau d'huile au cours de plusieurs missions successives de
l'aéronef. Le nombre de missions agrégées pour le suivi diffère en fonction
de la nature du suivi attendu, i.e. selon s'il s'agit d'un suivi journalier,
hebdomadaire, mensuel, etc. Plus le nombre de missions considérées est
grand, plus le diagnostic résultant de l'analyse de l'évolution du niveau
d'huile sera précis et permettra d'identifier des phénomènes lents
conduisant à une consommation anormale d'huile par le moteur. Au
contraire, un suivi réalisé sur un nombre de missions faible permettra de
détecter des phénomènes rapides.
Pour agréger les mesures sur plusieurs missions de l'aéronef, on
procède ici en deux temps :
- agrégation sur chaque mission des mesures sélectionnées lors de la
phase taxi (avant décollage et après atterrissage) et de la phase
croisière et reçues par les moyens de communication 31 du dispositif au
sol 3 (étapes F10 et F30) ; puis
- agrégation sur plusieurs missions.
Plus précisément, pour chaque mission de l'aéronef, suite à la
réception des mesures sélectionnées pour la phase taxi (étape F10), on
détermine tout d'abord si certaines de ces mesures nécessitent une
correction du fait de l'existence d'une différence entre les températures
d'huile associées à ces mesures et la température de référence (étape
F20).
CA 02796739 2012-10-17
WO 2011/131892 PCT/FR2011/050854
En effet, comme mentionné précédemment, au cours de l'étape
E70 on a pu tolérer des écarts plus ou moins importants par rapport à la
température de référence TRef. Notamment, des écarts plus importants
(par exemple de l'ordre de 30 C) ont pu être envisagés lorsqu'aucune des
5 températures associées aux mesures relevées par le capteur 22 n'est
égale ou quasiment égale à la température de référence.
L'écart de températures toléré est bien entendu prédéfini et
dépend de la correction pouvant être apportée par le dispositif au sol 3.
Cette correction est effectuée ici grâce à un modèle simple, déterminé de
10 façon empirique, qui associe à un écart AT de température par rapport à
la température de référence TRef, un écart AQ de niveau d'huile. Par
exemple : AQ =0.0341417 x AT. Bien entendu, d'autres modèles peuvent
être envisagés.
Le dispositif au sol 3 corrige les mesures concernées en leur
15 ajoutant un écart AQ déterminé selon le modèle, en fonction de l'écart de
température AT qu'elles présentent par rapport à la température de
référence.
Après avoir réalisé cette correction, le dispositif au sol 3 classe,
pour la mission considérée, les mesures sélectionnées (et éventuellement
corrigées) pour la phase taxi et les mesures sélectionnées pour la phase
de croisière dans l'ordre chronologique (étape F40). On obtient ainsi
l'évolution du niveau d'huile du réservoir 21 pour chaque mission de
l'aéronef.
Dans une variante de réalisation, on applique en outre une
régression linéaire aux mesures ainsi ordonnées afin de lisser la courbe
obtenue.
Les mesures classées chronologiquement sur chaque mission
sont alors agrégées sur plusieurs missions de l'aéronef (étape F40), c'est-
à-dire ici, classées dans l'ordre des missions successives de l'aéronef.
Selon le nombre de missions considérées lors de l'agrégation
des mesures, la courbe obtenue peut présenter des décrochements ,
c'est-à-dire des variations brusques du niveau d'huile entre deux missions
successives de l'aéronef. Ces décrochements correspondent
essentiellement à des remplissages du réservoir 21 entre deux missions
successives de l'aéronef.
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Ainsi, afin de permettre une analyse correcte de la
consommation d'huile du moteur, le dispositif au sol 3 détecte ces
remplissages du réservoir 21 (étape F50). Pour cela il compare les
variations du niveau d'huile apparaissant à la jonction entre deux missions
successives de l'aéronef avec un seuil prédéterminé afin de détecter les
variations brusques.
En outre, le dispositif au soi 3 compense ici ces remplissages
afin de s'affranchir de leur influence sur l'évolution du niveau d'huile.
Cette
compensation est réalisée en soustrayant la quantité d'huile ajoutée lors
du remplissage du réservoir. Elle permet d'aligner les mesures
agrégées sur les différentes phases et sur les différentes missions de
l'aéronef.
A l'issue de cette compensation, on obtient un ensemble C de
mesures agrégées représentant l'évolution du niveau d'huile (hors
remplissages de réservoir) sur plusieurs missions successives de l'aéronef.
Un exemple d'un tel ensemble est représenté en pointillés sur la figure 4
(ensemble de points C).
Une régression linéaire, appliquée sur les points de l'ensemble C
permet d'obtenir la consommation d'huile moyenne du turboréacteur sur
les missions considérées. Cette consommation moyenne est donnée par le
coefficient directeur de la droite CRef obtenue après régression linéaire
(représentée sur la figure 4). Le résidu de la régression et le nombre de
points permettent de déterminer la qualité de la consommation ainsi
estimée.
Cette consommation moyenne peut alors être comparée à un ou
plusieurs seuils de référence, correspondant respectivement par exemple
à la consommation d'huile minimale et à la consommation d'huile
maximale tolérées pour le moteur. De tels seuils sont fournis par le
fabricant du moteur.
Dans l'exemple envisagé ici, l'ensemble de points C est en outre
comparé à la droite CRef (étape F60). On entend, au cours de cette
comparaison, détecter une rupture d'alignement des points de l'ensemble
C par rapport à la consommation moyenne du moteur, rupture souvent
symptomatique d'une anomalie dans la consommation d'huile.
La droite CRef constitue une courbe de référence au sens de
l'invention représentative d'une évolution normale de la consommation
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d'huile par le moteur. En effet, de manière générale, la consommation
d'huile d'un moteur varie peu. Aussi, un écart par rapport à la droite CRef
permet de diagnostiquer une consommation anormale d'huile par le
moteur (étape F70).
A titre d'exemple, le décrochement 5 représenté sur la figure 4
est identifié par l'invention comme représentatif d'une consommation
anormale. Une investigation plus avancée permettra de déterminer s'il
s'agit d'une réelle anomalie dans la consommation d'huile du moteur ou
d'un défaut de mesure si l'écart par rapport à la courbe de référence n'est
pas confirmé dans le temps.
En variante, d'autres données de référence peuvent être
comparées à la courbe des mesures agrégées selon le type d'anomalies
que l'on souhaite détecter. Par exemple, on peut comparer la droite Cref
obtenue par régression linéaire sur les points de l'ensemble C avec une
droite obtenue par régression linéaire sur des mesures agrégées au cours
de missions passées. Une rupture dans les coefficients directeurs de ces
droites est alors symptomatique d'une anomalie dans la consommation
d'huile.
En outre, dans le mode de réalisation envisagé ici, l'agrégation
des mesures sur plusieurs missions de l'aéronef consiste en un classement
par ordre chronologique des mesures sélectionnées pour les diverses
missions.
En variante, le suivi peut consister à évaluer le niveau d'huile
moyen dans le réservoir 21 (la moyenne étant réalisée sur plusieurs
missions de l'aéronef). Une régression linéaire peut alors être appliquée
sur les mesures agrégées pour estimer la consommation d'huile par le
moteur sur la mission. Le résidu de la régression et le nombre de points
permettent de déterminer la qualité de la consommation ainsi estimée.
On peut également, dans une autre variante, comparer le
niveau d'huile moyen sur une mission par rapport à des seuils de
référence représentatifs d'un niveau d'huile normal dans le réservoir 21,
etc.
On pourra également améliorer avantageusement le diagnostic
en comparant le suivi de la consommation sur plusieurs moteurs d'un
même aéronef. Ainsi, à titre d'exemple, on imputera une variation de la
consommation d'un même ordre de grandeur constatée sur les différents
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moteurs aux conditions de vol, tandis qu'une évolution constatée sur un
seul moteur sera considérée comme symptomatique d'une anomalie dans
la consommation d'huile.
Par ailleurs, dans le mode de réalisation décrit ici, on détecte
une consommation anormale d'huile en comparant l'évolution du niveau
d'huile sur plusieurs missions successives de l'aéronef avec une courbe de
référence. En variante, on peut estimer la consommation d'huile en
effectuant une différence entre deux mesures successives du niveau
d'huile agrégées pour comparer directement la consommation d'huile avec
une consommation d'huile de référence.
