DOMAINE TECHNIQUE GENERAL

L'invention concerne la régulation des moteurs d'aéronef et concerne plus particulièrement leur protection contre des survitesses.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Dans un moteur d'aéronef, une vitesse de rotation excessive d'un arbre peut avoir de graves conséquences, à savoir, notamment, entraîner l'éclatement de disques rotors montés sur l'arbre. Aussi, un tel moteur est habituellement équipé d'un dispositif de protection survitesse qui reçoit une information représentative de la vitesse de rotation d'un arbre de moteur et commande une coupure, une régulation ou encore une limitation de l'alimentation du moteur en carburant lorsque, par exemple, cette vitesse de rotation dépasse un seuil prédéterminé ou lorsque une accélération, fonction de cette vitesse dépasse un seuil.

La fonction de sécurité survitesse doit être assurée par un système de régulation et son calculateur intégrés au sein de la baie moteur. Ce calculateur est bi-canal et est scindé en deux boîtiers distincts autour du moteur.

Or la zone moteur présente des niveaux environnementaux relativement plus sévères que les emplacements calculateurs actuels (par exemple les emplacements en soute avion dédiés aux calculateurs de régulation moteur).

La protection survitesse électronique doit donc être compatible d'une telle topologie tout en ayant le moins d'impact possible sur le design du calculateur.

PRESENTATION DE L'INVENTION

Un but de l'invention est de proposer une solution qui permet :

d'assurer une fonction de protection contre les survitesses : architecture capteur, calculateur et électro clapet d'arrêt ;

Présenter une interface simple avec le calculateur : utilisation de signaux discrets pour la transmission des commandes ;

- Impacter de faible manière les signaux transitant entre les voies du calculateur : l'invention ne présente aucun signal inter-voie dédié à la protection survitesse ;

Limiter la dissipation de puissance du calculateur pour réaliser cette fonction de protection survitesse : le circuit de puissance est externe au calculateur.

A cet effet, l'invention propose un dispositif de protection survitesse d'un moteur d'aéronef, ledit moteur comprenant un système d'alimentation en carburant, un dispositif de commande logique étant en outre configuré pour ouvrir ou fermer le système d'alimentation, le dispositif de protection comprenant :

- une première ligne configurée pour alimenter le dispositif de commande logique ;

- une seconde ligne configurée pour alimenter le dispositif de commande logique ;

- une première voie de surveillance configurée pour délivrer une première commande fonction de la vitesse du moteur et une première commande de verrouillage fonction de la vitesse du moteur et d'une panne de la première voie de surveillance ;

- une seconde voie de surveillance configurée pour délivrer une seconde commande fonction de la vitesse du moteur et une seconde commande de verrouillage fonction de la vitesse du moteur et d'une panne de la seconde voie de surveillance ;

la première ligne et/ou la seconde ligne d'alimentation du dispositif de commande logique étant configurée(s) pour alimenter un dispositif de commande logique dès lors que la commande de verrouillage de l'une et/ou l'autre des lignes d'alimentations est inactive c'est- à-dire que l'une des voies de surveillance présente une panne ou détecte une survitesse et que la commande fonction de la vitesse du moteur est active c'est-à-dire que le moteur présente une survitesse.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :

chaque ligne d'alimentation comprend une source de tension connectée en série avec le dispositif de commande logique et une masse,

chaque ligne d'alimentation comprend, en série, entre la source de tension et le dispositif de commande logique un interrupteur normalement ouvert et un interrupteur normalement fermé,

chaque ligne d'alimentation comprend, en série entre la masse et le dispositif de commande logique un interrupteur normalement ouvert,

les interrupteurs normalement ouverts sont commandés par la commande fonction de la vitesse du moteur et les interrupteurs normalement fermés par la commande de verrouillage,

chaque voie de surveillance comprend un capteur de vitesse configuré pour mesurer une vitesse du moteur convertie en respectivement une première commande et une seconde commande présentant :

- un état haut pour une survitesse du moteur, par exemple pour un vitesse du moteur Vmoteur telle que Vmoteur > Vseuill, avec Vseuill un seuil caractéristique d'une survitesse ; - un état bas sinon, par exemple pour une vitesse du moteur telle que 0 < Vmoteur < Vseuill.

chaque voie de surveillance comprend un détecteur de panne du moteur configuré pour, si le dispositif de protection survitesse présente une panne, délivrer un signal discret présentant un état haut si le moteur présente une panne, un état bas sinon.

L'invention concerne également un ensemble de protection survitesse d'un moteur d'aéronef, ledit moteur comprenant un système d'alimentation en carburant, l'ensemble comprenant un dispositif de commande logique configuré pour ouvrir ou fermer le système d'alimentation et un dispositif de protection survitesse selon l'invention.

Et l'invention concerne aussi un aéronef comprenant un ensemble de protections selon l'invention, dans lequel les voies de surveillance sont intégrées dans un ou plusieurs calculateur(s) de régulation électronique du moteur ou dans un ou plusieurs boitier(s) électronique(s) dédié(s) à la protection du moteur. Aéronef dans lequel, de manière complémentaire, les lignes d'alimentation sont disposées : dans un boîtier dédié en zone avion, de préférence dans une zone dite hors feu ; ou dans un boîtier dédié en zone moteur ; ou dans le(s) boitier(s) électronique(s) incorporant les voies de surveillance.

Les avantages de l'invention sont multiples.

L'invention permet protéger de manière disponible et sûre le moteur contre les survitesses.

L'utilisation d'une logique discrète et électrique permet de simplifier les opérations de contrôle/commande du calculateur et ce contrairement aux architectures actuelles qui font appel à de trop nombreuses sécurisations et redondances qui rendent les systèmes très complexes.

L'invention permet de limiter la complexité globale du dispositif de protection.

L'architecture du concept permet également de ségréguer les voies de surveillance qui génèrent des commandes et les voies de puissances (les lignes d'alimentation). Cet aspect est bénéfique au calculateur : sa dissipation, sa complexité et son coût en sont diminués. PRESENTATION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 illustre un schéma général d'un dispositif de protection selon l'invention ; - la figure 2 illustre un premier état d'un dispositif de protection selon l'invention ;

- la figure 3 illustre un second état d'un dispositif de protection selon l'invention ;

- la figure 4 illustre un troisième état d'un dispositif de protection selon l'invention ;

- les figures 5a à 5c illustrent schématiquement des dispositions d'un dispositif selon l'invention.

Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

On a illustré sur la figure 1 un dispositif de protection survitesse d'un moteur d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention.

Un tel dispositif s'interface avec un calculateur électronique de régulation (FADEC) doté de deux voies distinctes.

Le moteur (non représenté) de l'aéronef comprend par exemple une conduite d'alimentation 10 en carburant qui peut être fermée ou limitée par le dispositif de protection survitesse. Afin de pouvoir ouvrir ou fermer la cond uite d'alimentation 10 le moteur comprend un dispositif de commande logique tel qu'un électro clapet ECA. De manière connue en soit, cet électro clapet ECA passe d'un état « ouvert » (conduite d'alimentation 10 ouverte) à un état « fermé » (conduite d'alimentation 10 fermée) uniquement si elle est alimentée.

Le dispositif de protection survitesse comprend une première ligne LA d'alimentation du dispositif de commande logique ECA ; et une seconde lig ne LB d'alimentation du dispositif de commande logique ECA.

Ainsi, le dispositif de commande logique ECA peut être alimenté selon deux lignes d'alimentation LA, LB distinctes sous certaines conditions qui seront décrites plus loin.

Un but du dispositif de protection est d'alimenter le dispositif de commande logique

ECA en cas de détection d'une survitesse du moteur et/ou en cas d'une panne du dispositif de protection.

A ce titre, le dispositif de protection comprend une première voie VA de surveillance du moteur configurée pour délivrer une première commande SVA fonction de la vitesse du moteur et une première commande de verrouillage KOA. SVA fonction de la vitesse du moteur et d'une panne de la voie de surveillance concernée.

De manière similaire, le dispositif de protection comprend une seconde voie VB de surveillance configurée pour délivrer une seconde commande SVB fonction de la vitesse du moteur et une seconde commande de verrouillage KOB. SVB fonction de la vitesse du moteur et d'une panne de la voie de surveillance concernée. On considère que la commande de verrouillage est inactive lorsque KOx. SVx =' 0' avec x=A ou B c'est-à-dire la première voie et/ou la seconde voie a détecté une panne et/ou une survitesse. Ainsi, le dispositif de protection d'une voie est inhibé par une voie de surveillance opposée si cette dernière ne détecte pas de survitesse et si elle ne remonte pas de panne.

Pour délivrer ces commandes, chaque voie de surveillance VA, VB comprend d'une part un détecteur de panne PA, PB de la chaîne de contrôle/commande protection survitesse (capteur, électronique) et d'autre part un capteur de vitesse CA, CB configuré pour mesurer une vitesse du moteur. Un capteur de vitesse est du type réluctance ou capteur à effet hall.

Chaque détecteur de panne PA, PB délivre un signal discret KOA, KOB qui présente un état haut Çl') si le calculateur ou la sortie logique présente une panne, un état bas ÇO') sinon.

En outre, chaq ue détecteur de panne permet de remonter une ou plusieurs informations logiques (une ici) en cas de panne avérée du système contrôle/commande (calculateur, capteur ou sortie logique).

Chaque capteur de vitesse CA, CB permet de mesurer la vitesse de rotation des parties tournantes du moteur et délivre respectivement, chacun, une information de vitesse qui est convertie (non détaillée) en une première commande SVA et une seconde commande SVB présentant :

- un état actif ^λ dans les conditions de survitesse, par exemple pour une vitesse du moteur Vmoteur telle que Vmoteur > Vseuill, avec Vseuill un seuil caractéristique d'une survitesse ;

- un état inactif ^λ 0' hors des conditions de survitesse, par exemple pour une vitesse du moteur telle que 0 < Vmoteur < Vseuill.

Ainsi, la première ligne et/ou la seconde ligne LA, LB d'alimentation du dispositif de commande logique ECA sont configurée(s) pour alimenter le dispositif de commande logique ECA dès lors que la commande de verroui llage de l'une et/ou l'autre des lig nes d'alimentations LA, LB est inactive KOx. SVx = '0' c'est-à-d i re q ue l'une des voies de surveillance présente une panne ou une survitesse et que la commande fonction de la vitesse du moteur est active SVx=T c'est-à-dire que le moteur présente une survitesse.

Comme illustré sur la figure 1, chaque ligne d'alimentation alimente le dispositif de commande logique ECA entre deux points communs aux deux lignes.

Chaque ligne s'étend en parallèle jusqu'au premier point commun et comprend en série une source de tension +VB, +VA délivrant par exemple une tension de +28V, un interrupteur 12, 14 normalement ouvert (c'est-à-dire qu'il est ouvert sans aucune commande) un interrupteur 12, 13 normalement fermé (c'est-à-dire qu'il est fermé sans aucune commande).

Par ailleurs, chaque ligne s'étend en parallèle jusqu'au second point commun et comprend une ligne de masse GNDA, GNDB et un interrupteur 15, 16 normalement ouvert.

Les interrupteurs II, 12, 13, 14, 15, 16 sont activés (ils changent d'état par rapport à leur état sans commande ou de repos) lorsque la commande verrouillage est active ou une survitesse est détectée. Ainsi, le dispositif de protection survitesse est activé dans les cas suivants :

Survitesse détectée sur l'une et l'autre des voies de surveillance ; ou

- Survitesse détectée sur la première voie de surveillance et panne détectée sur la seconde voie de surveillance ; ou

Survitesse détectée sur la seconde voie de surveillance et panne détectée sur la première voie de surveillance.

On note que la mise en série au niveau de la source d'alimentation de deux interrupteurs (interrupteurs 12, 15 de la première ligne et des interrupteurs 14, 16 de la seconde ligne avec les mêmes logiques de commande) réalisant la même fonction logique permet de se protéger des cas de court-circuit pouvant alimenter le dispositif de commande logique ECA.

On peut résumer ci-après la logique d'activation du dispositif de protection sous l'équation suivante, SV étant l'état de l'ECA 00' ouvert, ^λ 1' fermé) :

SV=(SVA+SVB). (sVA. (KÔB.SVË) +SVB (ï<ÔÂ.SVÂ) SV=(SVA+SVB).(SVA.(KOB+SVB)+SVB.(KOA+SVA))

SV=(SVA+SVB).(SVA.(KOB+SVB)+SVB.(KOA+SVA))

SV=SVA.KOB+SVA.SVB+SVB.KOA+SVA.SVB

SV=SVA.SVB+SVA.KOB+SVB.KOA

La table de vérité est la suivante :

On a illustré sur la figure 2 un état du dispositif de protection lorsqu'il n'y a pas de panne et lorsqu'il n'y a pas de survitesse.

Dans ce cas le système de détection est en état de fonctionnement nominal et qu'aucune survitesse n'est détectée, le système est dans l'état suivant :

Les première et seconde commandes fonction de la vitesse SVA et SVB sont inactives

Les commandes de verrouillage sont actives : pas de panne et pas de survitesse. Tous les interrupteurs sont ouverts, le dispositif de commande logique ECA n'est pas alimenté, le dispositif de protection est donc inactif, le système 10 d'alimentation est ouvert.

On a illustré sur la figure 3 un état du dispositif de protection en cas de survitesse et pas de panne.

Dans ce cas :

les première et seconde commandes fonction de la vitesse SVA et SVB sont actives, la détection de survitesse est assurée sur les deux voies ;

Les commandes de verrouillage sont inactives : il n'y a pas de panne et une survitesse est détectée (SV= , KÔ . SV = 0).

Tous les interrupteurs sont fermés, le dispositif de commande logique ECA est alimenté via les deux lignes d'alimentation, le dispositif de protection est donc actif, le système 10 d'alimentation est fermé.

On a illustré sur la figure 4 un état du dispositif de protection lorsqu'une panne est détectée (ici sur la première voie de surveillance VA) et qu'il y a une survitesse.

Etant donné qu'il y a une panne sur la première voie de surveillance VA, la première commande SVA est indéterminée, les interrupteurs 14 et 15 peuvent être ouverts ou fermés (on note X sur la figure 4).

Dans ce cas : La première commande de verrouillage KOA. SVA est inactif et l'interrupteur commandé par cette commande est fermé II ;

La première commande SVA fonction de la vitesse du moteur est indéterminée, les interrupteurs commandés par cette première commande sont soit ouvert soit fermés ;

Il y a une survitesse et pas de panne sur la seconde voie de surveillance donc la seconde commande SVB fonction de la vitesse d u moteu r est active, les interrupteurs commandés par cette seconde commande sont fermés.

Ainsi, du fait d'avoir deux lignes d'alimentation, la panne d'une voie de surveillance n'affecte pas le dispositif de protection qui est ici actif, le dispositif de commande logique ECA est alimenté via la seconde ligne d'alimentation, le système 10 d'alimentation est fermé.

L'architecture présentée ci-dessus peut être disposée de plusieurs manières dans un aéronef, sachant que les voies de surveillance peuvent être intégrées :

dans le calculateur électronique de régulation du moteur,

ou dans un calculateur dédié à la surveillance.

Les lignes d'alimentation peuvent être localisées à plusieurs endroits:

La figure 5a décrit une installation où les lignes d'alimentation sont disposées en zone moteur

La figure 5b décrit une installation où les lignes d'alimentations sont disposées en zone avion (hors zone feu)

La figure 5c décrit une installation où les lignes d'alimentation sont partie intégrante des voies de surveillance. Cette disposition permet de diminuer la sensibilité aux perturbations foudre ou électromagnétique.