Arrière-plan de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine général des circuits d'alimentation électrique. Elle vise plus précisément un circuit d'alimentation pour un équipement électronique susceptible d'être affecté par une surchauffe ou un incendie, par exemple une carte électronique d'un calculateur de moteur d'aéronef.

Le document FR 2 957 667 décrit un dispositif et un procédé de détection d'une surchauffe affectant un calculateur de moteur d'aéronef. Lorsqu'une surchauffe est détectée, le calculateur génère un signal de coupure qui a pour effet d'ordonner la fermeture d'une vanne de coupure de carburant. Le moteur n'est alors plus alimenté en carburant, ce qui permet d'éviter que le moteur parte en survitesse non contrôlée. De plus, le signal de coupure peut avoir pour effet d'ordonner une déconnexion des actionneurs du moteur (autre que de la vanne de coupure de carburant) et l'arrêt de leur alimentation.

Cependant, le comportement du calculateur en cas de surchauffe peut être imprévisible et il n'est donc pas possible d'exclure avec certitude l'émission de commandes intempestives vers la vanne de coupure, les actionneurs et leur alimentation, ayant pour effet un redémarrage du moteur.

De plus, si le pilote génère un signal de réinitialisation du calculateur (par exemple en actionnant un commutateur de coupure d'alimentation en carburant d'une position ON vers une position OFF) alors que la surchauffe est toujours présente, le signal de coupure n'est plus généré ce qui peut aussi avoir pour effet un redémarrage du moteur.

Une solution envisageable est de rendre la coupure irréversible. Par exemple, un verrou possible consiste à mémoriser l'information de surchauffe détectée dans une mémoire non-volatile du calculateur. Ainsi, si l'alimentation des actionneurs se remet en route intempestivement, et même si le feu a disparu, le calculateur ordonnera une nouvelle coupure du moteur et de l'alimentation des actionneurs grâce à cette information sauvegardée en mémoire non-volatile. Cependant, dans ce cas, après détection d'une surchauffe et coupure du moteur, le pilote n'a plus aucun moyen de redémarrer le moteur, le verrou rendant la coupure irréversible. Or, cela peut s'avérer très contraignant dans le cas ou l'autre moteur de l'aéronef est également en panne ou en cas de détection intempestive de la surchauffe.

Il existe donc un besoin pour une coupure fiable d'un moteur d'aéronef en cas de détection d'une surchauffe, tout en permettant au pilote de redémarrer le moteur si nécessaire.

Objet et résumé de l'invention

L'invention propose un circuit d'alimentation pour un équipement électronique susceptible d'être affecté par une surchauffe ou un incendie, comprenant :

- une borne d'entrée destinée à recevoir une tension d'alimentation, et

- une borne de sortie destinée à fournir la tension d'alimentation à l'équipement électronique.

Ce circuit d'alimentation est remarquable en ce qu'il comprend :

- un commutateur bistable commutable entre un premier état dans lequel la borne d'entrée est reliée à la borne de sortie et un deuxième état dans lequel la borne d'entrée n'est pas reliée à la borne de sortie,

- un premier interrupteur commandé par un signal de coupure entre la borne d'entrée et un circuit série comprenant une résistance thermique et une première bobine, ledit circuit série étant entre ledit premier interrupteur et une borne de masse,

- un deuxième interrupteur commandé par un signal de réinitialisation et une deuxième bobine en série entre la borne d'entrée et la borne de masse,

dans lequel, dans le deuxième état, le commutateur bistable relie la borne d'entrée au circuit série du côté opposé à la borne de masse, et, dans le premier état, le commutateur bistable ne relie pas la borne d'entrée au circuit série du côté opposé à la borne de masse,

le commutateur bistable étant configuré pour commuter vers le premier état lorsque le champ magnétique induit par la deuxième bobine est supérieur au champ magnétique induit par la première bobine, et pour commuter vers le deuxième état lorsque le champ magnétique induit par la première bobine est supérieur au champ magnétique induit par la deuxième bobine.

Corrélativement, l'invention propose un calculateur pour moteur d'aéronef, comprenant au moins un circuit d'alimentation conforme à l'invention et une carte électronique alimentée par ledit circuit d'alimentation.

De manière correspondante, l'invention propose un aéronef comprenant un calculateur conforme à l'invention et un commutateur manipulable par le pilote entre une première position et une deuxième position, dans lequel le circuit d'alimentation comprend un module de commande apte à générer temporairement le signal de réinitialisation en réponse à une transition d'un signal de coupure de carburant représentatif de la position du commutateur.

Grâce à ces caractéristiques, lorsque la carte électronique est alimentée par le circuit d'alimentation avec le commutateur bistable dans son premier état et qu'une surchauffe est détectée, le premier interrupteur se ferme et alimente la première bobine, ce qui a pour effet de faire commuter le commutateur bistable dans son deuxième état et donc de couper l'alimentation de la carte électronique. On évite donc l'émission de commandes intempestives par la carte électronique, pouvant avoir pour effet de redémarrer le moteur.

De plus, la coupure de l'alimentation est réversible par le pilote. En effet, en manipulant le commutateur pour générer le signal de réinitialisation, le pilote peut alimenter la deuxième bobine. En fonction de la température et donc de la valeur de la résistance thermique, les champs magnétiques induits par les bobines maintiennent le commutateur bistable dans son deuxième état (si la surchauffe est toujours présente) ou commande sa commutation vers son premier état (si la surchauffe n'est plus présente), permettant ainsi une réalimentation de la carte électronique.

Selon un mode de réalisation, le commutateur bistable comprend une première partie apte à relier la borne de sortie soit à une première borne reliée à la borne d'entrée soit à une deuxième borne flottante, et une deuxième partie apte à relier une troisième borne reliée au circuit série soit à une quatrième borne flottante soit à une cinquième borne reliée à la borne d'entrée. Selon un mode de réalisation, le circuit d'alimentation comprend un module de commande apte à générer temporairement le signal de réinitialisation en réponse à une transition d'un signal de coupure de carburant.

Selon un mode de réalisation, la carte électronique comprend des moyens de détection d'une surchauffe et des moyens de génération dudit signal de coupure en réponse à la détection d'une surchauffe.

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 des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures :

- la figure 1 est un schéma représentant, dans son environnement, un calculateur de moteur d'aéronef incluant un circuit d'alimentation selon un mode de réalisation de l'invention, et

- la figure 2 est un schéma électrique représentant le circuit d'alimentation de la figure 1. Description détaillée d'un mode de réalisation

La figure 1 représente un système incluant un calculateur 10 pour moteur d'aéronef, une unité de pompage et de mesure de carburant 20 (FPMU pour « Fuel Pumping and Metering Unit»), un commutateur 30 de coupure de carburant, des dispositifs de détection de surchauffe 40A, 40B, un convertisseur 50 et un actionneur 60.

Le calculateur 10 comprend un boîtier 11 dans lequel se trouvent des cartes électroniques 12A, 12B et des circuits d'alimentation 13A, 13B. En effet, de manière connue, le calculateur 10 comprend deux voies de commande A et B redondantes, afin de garantir son fonctionnement y compris en cas de panne de l'un de ses composants.

La carte électronique 12A comprend notamment un module de commande 14A, un capteur de température 15A et un module de protection contre les survitesses 16A.

Le module de commande 14A est chargé de la régulation du moteur. Il détermine notamment une consigne de débit de carburant et des signaux de commandes pour les différents actionneurs du moteur. De plus, en fonction des signaux fournis par le capteur de température 15A et par les dispositifs de détection de surchauffe 40A et 40B, le module de commande 14A peut détecter une surchauffe ou un incendie affectant le calculateur 10. La détection peut être réalisée par exemple de la manière décrite dans le document FR 2 957 667 cité en introduction.

Le module de protection contre les survitesses 16A fournit un signal de commande CMD20A qui a pour fonction de couper l'alimentation du moteur lorsqu'une surchauffe est détectée par le module de commande 14A. Ainsi, le signal CMD20A commande une servovalve 21 pour ouvrir ou fermer une vanne de coupure 22 de l'unité de pompage et de mesure de carburant 20.

Le circuit d'alimentation 13A reçoit, sur une borne d'entrée 17A, une tension d'alimentation Va fournie par une source non représentée, et fournit, par une borne de sortie 18A, la tension d'alimentation Va à la carte électronique 12A. Sur la figure 1, le circuit d'alimentation 13A est représenté dans le boîtier 11 du calculateur 10, séparé de la carte électronique 12A. En variante, le circuit d'alimentation 13A peut être constitué, au moins en partie, par des composants se trouvant sur la carte électronique 12A. En variante également, le circuit d'alimentation 13A peut être, au moins en partie, à l'extérieur du boîtier 11.

Le circuit d'alimentation 13A comprend également une interface 19A sur laquelle il reçoit le signal de commande CMD20A et un signal F représentatif de la position du commutateur 30 de coupure de carburant.

De manière redondante, la carte électronique 12B comprend notamment un module de commande 14B, un capteur de température 15B et un module de protection contre les survitesses 16B. Le circuit d'alimentation 13B comprend une borne d'entrée 17B, une borne de sortie 18B et une interface 19B.

Le convertisseur 50 génère une tension d'alimentation V ₀ , par exemple de +25V, à partir d'une source non représentée, pour alimenter les actionneurs du moteur. Parmi les actionneurs, la figure 1 représente un actionneur 60 qui est par exemple un doseur de carburant (FMV pour « Fuel Metering Valve »). Parmi les signaux de commandes déterminés par le calculateur 10, la figure 1 représente notamment des signaux de commande CMD50A et CMD50B (déterminés respectivement par les voies A et B du calculateur 10) ayant pour fonction de commander la marche ou l'arrêt du convertisseur 50, et des signaux de commande CMD60A et CMD60B (déterminés respectivement par les voies A et B du calculateur 10) ayant pour fonction de commander l'actionneur 60.

La figure 2 représente le circuit d'alimentation 13A de manière plus détaillée, et la carte électronique 12A. Le circuit d'alimentation 13B peut présenter la même structure et ne sera donc pas décrit en détail.

Le circuit d'alimentation 13A comprend un interrupteur 70, un circuit série comprenant une résistance thermique 72 et une bobine 73 d'inductance L _A , une bobine 75 d'inductance L _B , un interrupteur 76, un module de commande 77 et un commutateur bistable 78.

Le commutateur bistable 78 est en pratique un double commutateur présentant une partie permettant de relier la borne de sortie 18A soit à une borne 79 reliée à la borne d'entrée 17A soit à une borne 80 flottante, et une partie permettant de relier une borne 81 soit à une borne flottante 82 soit à une borne 83 reliée à la borne d'entrée 17A. Les deux parties commutent conjointement, comme représenté par le trait 84. Ainsi, le commutateur bistable 78 présente un premier état, représenté sur la figure 2, dans lequel la borne 81 et reliée à la borne 82 et la borne 18A est reliée à la borne 79, et un deuxième état non représenté dans lequel la borne 81 et reliée à la borne 83 et la borne 18A est reliée à la borne 80.

L'interrupteur 70 est relié en série avec la résistance thermique 72 et la bobine 73 entre la borne d'entrée 17A et la masse, et est commandé par le signal de commande CMD20A. Plus précisément, lorsque le signal de commande CMD20A présente une valeur logique correspondant à l'ouverture de la vanne de coupure 22, l'interrupteur 70 est ouvert et, lorsque le signal de commande CMD20A présente une valeur logique correspondant à la fermeture de la vanne de coupure 22, l'interrupteur 70 est fermé. Dans le deuxième cas, la résistance thermique 72 et la bobine 73 sont alors alimentés par l'intermédiaire de l'interrupteur L'interrupteur 76 est relié en série avec la bobine 75 entre la borne d'entrée 17A et la masse, et est commandé par le module de commande 77 en fonction du signal F. Plus précisément, le module de commande 77 commande par défaut l'ouverture de l'interrupteur 76. De plus, en réponse à une transition du signal F correspondant à une commutation du commutateur 30 de la position ON à la position OFF, le module de commande 77 génère un signal de réinitialisation F' pour commander temporairement la fermeture de l'interrupteur 76, alimentant ainsi la bobine 75.

Enfin, la borne 81 est reliée au circuit série constitué par la résistance thermique 72 et la bobine 73, du côté opposé à la masse, de sorte que lorsque le commutateur 78 est dans son deuxième étant, la bobine 73 est alimentée indépendamment de l'ouverture ou de la fermeture de l'interrupteur 70.

La résistance thermique 72 présente une valeur Rth qui est décroissante avec la température T.

L'inductance L _A de la bobine 73 est inférieure à l'inductance L _B de la bobine 75 : L _A < L _B . De plus, la valeur Rth de la résistance thermique 72 est dimensionnée pour que, pour une température d'équilibre T _eq (par exemple 150°C) et pour une même tension d'alimentation Va, l'intensité du champ magnétique induit par la bobine 73 soit égale à l'intensité du champ magnétique induit par la bobine 75.

Le commutateur bistable 78 est configuré pour commuter en fonction des champs magnétiques induits des bobines 73 et 75. Plus précisément, le commutateur bistable 78 commute vers son premier état représenté sur la figure 2 si le champ magnétique induit par la bobine 75 est supérieur au champ magnétique induit par la bobine 73. Inversement, le commutateur bistable 78 commute vers son deuxième état non représenté si le champ magnétique induit par la bobine 73 est supérieur au champ magnétique induit par la bobine 75.

La figure 2 représente le commutateur 78 et les bobines 73 et 75 sous forme de schéma électrique. Il n'est pas nécessaire d'en donner une description structurelle détaillée ici car l'homme du métier est capable de réaliser un commutateur commandé par des bobines présentant le comportement précité. Le fonctionnement du circuit d'alimentation 13 est le suivant. La figure 2 représente le fonctionnement nominal du circuit d'alimentation 13A. Dans cette situation :

- la bobine 73 n'est alimentée ni à travers l'interrupteur 70 (ouvert) ni à travers le commutateur bistable 78 (dans son premier état),

- la bobine 75 n'est pas alimentée (interrupteur 76 ouvert),

- la carte électronique 12A est alimentée par l'intermédiaire du commutateur bistable 78 dans son premier état qui relie la borne d'entrée 17A à la borne de sortie 18A.

En cas de feu ou de surchauffe, par exemple pour T>180°C, le calculateur 10 active la commande de coupure (signal de commande CMD20A). Outre la fermeture de la vanne de coupure 22 ayant pour effet l'extinction du moteur, ceci a pour effet de fermer l'interrupteur 70. Ainsi, la bobine 73 est alimentée par l'intermédiaire de l'interrupteur 70 (fermé) et génère un champ magnétique. Parallèlement, l'interrupteur 76 est toujours ouvert. Ainsi, la bobine 75 n'est pas alimentée et ne génère pas de champ magnétique. Le champ magnétique induit par la bobine 73 a donc pour effet de faire commuter le commutateur bistable 78 dans son deuxième état.

Dans ce deuxième état, l'alimentation de la carte électronique

12A est coupée. De plus, la bobine 73 est alimentée par l'intermédiaire du commutateur bistable 78, indépendamment de l'ouverture ou de la fermeture de l'interrupteur 70.

Comme l'alimentation de la carte électronique 12A est coupée, on évite l'émission, par le calculateur 10, de signaux de commande intempestifs pouvant avoir pour effet de rallumer le moteur. De plus, l'alimentation de la bobine 73 par l'intermédiaire du commutateur bistable 78 permet de garantir l'irréversibilité de la coupure tant que la surchauffe est présente. De plus, la coupure est réversible par le pilote après disparition de la surchauffe.

En effet, si le pilote commute le commutateur 30 de la position ON à la position OFF, le module de commande 77 va commander temporairement la fermeture de l'interrupteur 76, et donc l'alimentation de la bobine 75. La bobine 75 génère alors un champ magnétique induit.

Si la surchauffe est toujours présente, la résistance thermique

72 présentera une valeur Rth inférieure à sa valeur à la température d'équilibre T _eq . Dans ce cas, le champ magnétique induit de la bobine 73 est supérieur au champ magnétique induit de la bobine 75 et le commutateur bistable 78 reste dans son deuxième état. L'alimentation de la carte électronique 12A n'est pas rétablie et on évite l'émission de signaux de commande intempestifs même après commutation du commutateur 30.

Par contre, si la surchauffe n'est plus présente et que la température est redescendue sous la température d'équilibre T _eq (par exemple la température redescend à 125°C), la résistance thermique 72 présentera une valeur Rth supérieure à sa valeur à la température d'équilibre T _eq . Dans ce cas, le champ magnétique induit de la bobine 73 est inférieur au champ magnétique induit de la bobine 75 et le commutateur bistable 78 commute vers son premier état. L'alimentation de la carte électronique 12A est donc rétablie.

Le fonctionnement du circuit d'alimentation 13B est le même que celui du circuit d'alimentation 13A.