FR3018098A1 - Systeme de regulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'helicoptere - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne essentiellement un système de régulation (100) de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère, comportant : • un calculateur (110) pilotant un dispositif de dosage principal (120) comportant un dispositif actionneur (122) agissant sur des moyens de dosage principaux (124), • un dispositif de dosage auxiliaire (140) comportant un dispositif actionneur (142) agissant sur des moyens de dosage auxiliaires (144), caractérisé en ce qu'il comporte en outre : • un circuit de commande (160) du dispositif de dosage auxiliaire (140), • des moyens de détection (118) d'une panne du dispositif de dosage principal (120), • des moyens de pilotage (114) pour piloter, via le circuit de commande (160), le dispositif de dosage auxiliaire (140), en réponse à une détection d'une panne du dispositif de dosage principal (120).
Description
Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la régulation de l'alimentation de carburant et concerne plus particulièrement un système de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère. Dans un hélicoptère, le dosage du carburant fourni à une turbomachine est réalisé par un système de régulation de l'alimentation de carburant. Dans l'état de l'art, un système de régulation de l'alimentation comporte à cet effet un calculateur pilotant un dispositif de dosage principal 10 comportant un dispositif actionneur agissant sur des moyens de dosage principaux. Ce système peut comporter en outre un dispositif de dosage auxiliaire autonome comportant un dispositif actionneur agissant sur des moyens de dosage auxiliaires. 15 En cas de panne du dispositif de dosage principal, le calculateur fige la position des moyens de dosage principaux, déclare une panne générale (ou totale) du système de régulation principal et cesse de piloter le dispositif de dosage principal. Le dispositif de dosage auxiliaire prend alors la main pour doser le 20 carburant. Ce dispositif de dosage auxiliaire est piloté par une interface homme/machine ou par un signal provenant de la turbomachine transmettant des valeurs de paramètres de contrôle. Le document FR 2 803 051 décrit un tel dispositif de dosage auxiliaire autonome, ce dispositif disposant de ses propres informations, telles que la 25 vitesse N1 du générateur de gaz et la vitesse N2 de la turbine libre. Cependant, ce dispositif de dosage auxiliaire comporte de nombreux éléments, ce qui rend sa structure complexe, encombrante, lourde et coûteuse.
Objet et résumé de l'invention La présente invention concerne un système de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère, comportant : - un calculateur pilotant un dispositif de dosage principal comportant un dispositif actionneur agissant sur des moyens de dosage principaux, - un dispositif de dosage auxiliaire comportant un dispositif actionneur agissant sur des moyens de dosage auxiliaires, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - un circuit de commande du dispositif de dosage auxiliaire, - des moyens de détection d'une panne du dispositif de dosage principal, - des moyens de pilotage pour piloter, via le circuit de commande, le dispositif de dosage auxiliaire, en réponse à une détection d'une panne du dispositif de dosage principal.
L'invention est avantageuse en ce que le calculateur commande le dispositif de dosage principal et le dispositif de dosage auxiliaire. Ainsi, il n'est plus nécessaire de disposer de paramètres de contrôle supplémentaires destinés au dispositif de dosage auxiliaire, ce qui simplifie la structure du système de régulation. Cette structure est ainsi peu encombrante et peu coûteuse. En outre, la structure du dispositif de dosage auxiliaire est aussi simplifiée. Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif actionneur du dispositif de dosage auxiliaire est un moteur à courant continu.
Dans un mode particulier de réalisation, le calculateur comporte : - des moyens d'acquisition de paramètres de contrôle, - des moyens de détermination, en fonction des valeurs de paramètres de contrôle, d'une consigne de vitesse de rotation du moteur à courant continu et d'une consigne de sens de rotation du moteur à courant continu, - des moyens de transmission au circuit de commande de la consigne de vitesse de rotation et de la consigne de sens de rotation.
Dans un mode particulier de réalisation, le circuit de commande comporte des moyens de génération d'une tension d'alimentation du dispositif actionneur du dispositif de dosage auxiliaire en fonction de la consigne de vitesse de rotation et de la consigne de sens de rotation. Dans un mode particulier de réalisation, les moyens de génération comportent un circuit à relais et un régulateur de tension. L'invention concerne en outre un procédé de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère mis en oeuvre par un système tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de pilotage du dispositif de dosage auxiliaire par le calculateur lorsque ledit calculateur détecte une panne du dispositif de dosage principal. Dans un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre une étape de figeage de la position des moyens de dosage du dispositif de dosage principal lorsque ledit calculateur détecte une panne du dispositif de dosage principal. Dans un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre une étape de déclaration d'une panne générale du système de régulation lorsque le calculateur détecte une panne du dispositif de dosage principal et une panne du dispositif de dosage auxiliaire.
Dans un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - figeage de la position des moyens de dosage du dispositif de dosage principal et contrôle du dispositif de dosage auxiliaire lorsque le calculateur détecte une sélection d'un mode d'entraînement au pilotage, - positionnement des moyens de dosage du dispositif de dosage auxiliaire en position neutre et contrôle du dispositif de dosage principal lorsque le calculateur détecte une désélection du mode d'entraînement au pilotage.
L'invention concerne de plus une turbomachine, caractérisé en ce qu'elle comprend un système de régulation de l'alimentation de carburant tel que défini ci-dessus. L'invention concerne en outre un hélicoptère, caractérisé en ce qu'il comprend une turbomachine telle que définie ci-dessus.
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 manière schématique, l'architecture matérielle d'un système de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère conforme à un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 représente, sous forme d'un organigramme, les principales étapes d'un procédé de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère conforme au mode de réalisation de la figure 1.
Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente, de manière schématique, l'architecture matérielle d'un système de régulation 100 de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère selon un mode de réalisation de l'invention.
Le système de régulation comprend un calculateur 110, un dispositif de dosage principal 120, un dispositif de dosage auxiliaire 140 et un circuit de commande 160 du dispositif de dosage auxiliaire 140. Dans un mode principal de pilotage, lorsque le dispositif de dosage principal 120 n'est pas en panne, le calculateur 110 pilote ce dispositif de dosage principal 120. De plus, dans un mode auxiliaire de pilotage, lorsque le dispositif de dosage principal 120 est en panne, le calculateur 110 pilote le dispositif de dosage auxiliaire 140 via le circuit de commande 160. Plus précisément, le calculateur 110 comprend des moyens d'acquisition 10 112 de paramètres de contrôle, des moyens de pilotage 114 du dispositif de dosage principal 120 ou auxiliaire 140 et des moyens de détection 118 d'une panne du dispositif de dosage principal 120 et/ou auxiliaire 140. Les valeurs des paramètres de contrôle sont par exemple la vitesse de générateur de gaz du turbomoteur N1, la vitesse de turbine libre N2, la 15 pression externe P0, la température inter turbine T45 et le couple moteur CM. Les moyens de pilotage 114 comprennent des moyens 115 de détermination d'au moins une consigne en fonction des valeurs des paramètres de contrôle et des moyens de transmission 116 de ladite au moins une consigne. 20 Le dispositif de dosage principal 120 comporte un dispositif actionneur principal 122 et des moyens de dosage principaux 124. Dans le mode principal de pilotage, le dispositif actionneur principal 122 agit sur les moyens de dosage principaux 124 en fonction de ladite au moins une consigne reçue des moyens de transmission 116 du calculateur 110. Le dispositif de dosage 25 principal 120 peut comporter en outre un circuit de commande et un circuit de surveillance comprenant un résolveur. Dans un exemple, le dispositif actionneur principal 122 est un moteur pas à pas et les moyens de dosage principaux 124 comprennent une vanne pilotable par le moteur pas à pas. Le calculateur 110 comporte alors des moyens pour piloter le moteur pas à pas par deux voies différentes. Le dispositif de dosage auxiliaire 140 comporte un dispositif actionneur auxiliaire 142 et des moyens de dosage auxiliaires 144, le dispositif actionneur auxiliaire 142 agissant sur les moyens de dosage auxiliaires 144 dans le mode auxiliaire de pilotage. Le circuit de commande 160 est alimenté par un réseau de bord. De plus, le circuit de commande 160 comporte des moyens de génération d'une tension d'alimentation du dispositif actionneur 142.
Dans un exemple, le dispositif actionneur auxiliaire 142 est un moteur à courant continu. En effet, la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu dépend de la tension d'alimentation de ce moteur à courant continu. En outre, dans cet exemple, les moyens de dosage auxiliaires 144 comprennent une vanne pilotable par le moteur à courant continu, cette vanne ayant une vitesse d'ouverture ou de fermeture dépendant de la vitesse de rotation du moteur (l'ouverture ou la fermeture dépendant du sens de rotation). De plus, dans cet exemple, les moyens de génération d'une tension d'alimentation du circuit de commande 160 comporte un circuit à relais et un régulateur de tension.
Dans un exemple, l'ensemble comportant le dispositif de dosage principal 120 et le dispositif de dosage auxiliaire 140 est de type série-parallèle. La figure 2 représente, toujours selon le premier mode de réalisation, un procédé de régulation de l'alimentation de carburant dans une 25 turbomachine d'hélicoptère. Le procédé comporte, dans le mode principal de pilotage, une étape de pilotage 200 du dispositif de dosage principal 120 par le calculateur 110. Cette étape de pilotage 200 comprend une sous étape d'acquisition 205 de paramètres de contrôle par les moyens d'acquisition 112 du calculateur 110, suivie d'une sous étape de détermination 210, par les moyens 115, d'au moins une consigne en fonction des valeurs des paramètres de contrôle, et d'une sous étape de transmission 215 de la consigne par les moyens 116. Le dispositif actionneur principal 122 actionne alors dans une étape 217 les moyens de dosage principaux 124 afin de modifier leur positionnement, le débit de carburant augmentant ou diminuant en fonction de la position des moyens de dosage principaux 124. Le procédé comporte en outre une étape de détection 220 d'une éventuelle panne du dispositif de dosage principal 120 par les moyens 118.
Cette panne est déclarée lorsque le calculateur 110 ne peut plus piloter le dispositif de dosage principal 120. Dans un exemple, cette panne est déclarée lorsque l'écart entre une mesure de position des moyens de dosage principaux 124 et la valeur souhaitée de la position de ces moyens 124 lors de la détermination (210) d'au moins une consigne est supérieur à un seuil prédéterminé. Cette panne est provoquée, par exemple, lorsque le dispositif de dosage principal 120 n'est plus alimenté en électricité ou est mécaniquement freiné ou coincé. En variante, le dispositif de dosage principal 120 comporte deux dispositifs actionneurs principaux 122. La panne du dispositif de dosage principal 120 est alors déclarée lorsque le calculateur 110 ne peut plus piloter les moyens de dosage principaux 124 ni par le premier dispositif actionneur principal 122, ni par le second dispositif actionneur principal 122. Lorsque la panne du dispositif de dosage principal 120 est détectée, le calculateur 110 passe du mode principal de pilotage au mode auxiliaire en figeant (230) la position des moyens de dosage 124 du dispositif de dosage principal 120, puis pilotant (240), par les moyens 114 et via le circuit de commande 160, le dispositif de dosage auxiliaire 140. L'étape de pilotage 240 comprend une sous étape d'acquisition 245 des paramètres de contrôle par les moyens d'acquisition 112, puis une sous étape de détermination 250, d'au moins une consigne en fonction des valeurs de paramètres de contrôle par les moyens 115. L'étape de pilotage 240 comprend en outre une sous étape de transmission 255 de ladite au moins une consigne par les moyens 116 au 5 circuit de commande 160. Le circuit de commande 160 commande alors, dans une étape 260, le dispositif actionneur 142 du dispositif de dosage auxiliaire 140 en fonction de ladite au moins une consigne transmise par les moyens 116 et le dispositif actionneur 142 actionne, dans une étape 270, les moyens de dosage 10 auxiliaires 144. Le débit de carburant est alors augmenté ou diminué, en fonction de la position des moyens de dosage auxiliaires 144, autour du débit de carburant correspondant à la position dans laquelle les moyens de dosage principaux 124 ont été figés. 15 Le procédé comporte de plus une étape de détection 280 d'une éventuelle panne du dispositif de dosage auxiliaire 140 par les moyens 118, à partir des valeurs des paramètres de contrôle. Cette panne est déclarée lorsque le calculateur 110 ne peut plus piloter le dispositif de dosage auxiliaire 140. Dans un exemple, cette panne est 20 déclarée lorsque le système de dosage auxiliaire ne permet plus de réguler correctement la vitesse de rotation de la turbine libre N2, cette panne étant détectée lorsque l'écart entre la consigne de vitesse de rotation N2 et la mesure de la vitesse de rotation N2 est supérieur à un seuil prédéterminé. Cette panne est provoquée, par exemple, lorsque le dispositif de dosage 25 auxiliaire 140 n'est plus alimenté en électricité ou est mécaniquement freiné ou coincé. Lorsque la panne du dispositif de dosage principal et la panne du dispositif de dosage auxiliaire sont détectées, une panne générale du système de régulation 100 est déclarée dans une étape 290 par le calculateur 110. La panne générale peut être aussi déclarée lorsque le calculateur 110 est défaillant. Dans un exemple, le calculateur 110 est considéré comme défaillant lorsque le calculateur 110 est hors tension, en cas de panne des alimentations internes du calculateur 110, lors d'une panne logicielle ou lorsqu'un chien de garde se déclenche. Un circuit dédié indique alors la panne. Le calculateur 110 peut en outre passer du mode principal de pilotage au mode auxiliaire en figeant la position des moyens de dosage 124 du dispositif de dosage principal 120 et pilotant le dispositif de dosage auxiliaire 140 lorsque le calculateur 110 détecte (225) une sélection d'un mode d'entraînement au pilotage avec le dispositif de dosage auxiliaire 140. Cette sélection est opérée par le pilote de l'hélicoptère. Dans une variante, les étapes de figeage de la position des moyens de dosage principaux 124 et de pilotage du dispositif de dosage auxiliaire 140 sont réalisées lorsque le calculateur 110 détecte une sélection d'un mode d'entraînement au pilotage avec le dispositif de dosage auxiliaire 140 et ne détecte pas d'anomalies au niveau du dispositif de dosage auxiliaire 140.
De plus, lorsque le calculateur 110 détecte (285) une désélection du mode d'entraînement au pilotage par le pilote, le calculateur 110 passe du mode auxiliaire de pilotage au mode principal en positionnant les moyens de dosage 144 du dispositif de dosage auxiliaire 140 en position neutre (ou position cran neutre) et contrôlant (200) à nouveau le dispositif de dosage principal 120. En variante, le calculateur 110 positionne les moyens de dosage 144 du dispositif de dosage auxiliaire 140 en position neutre et contrôle à nouveau le dispositif de dosage principal 120 lorsque le calculateur 110 détecte une désélection du mode d'entraînement au pilotage par le pilote, ou lorsqu'une anomalie au niveau du dispositif de dosage auxiliaire 140 est détectée. Dans l'exemple où l'ensemble comportant le dispositif de dosage principal 120 et le dispositif de dosage auxiliaire 140 est de type série- parallèle, la position neutre des moyens de dosage auxiliaires 144 est la position angulaire des moyens de dosage auxiliaires 144 permettant d'obtenir un débit nominal dépendant de la position des moyens de dosage principaux 124. De plus, le calculateur 110 peut vérifier que les moyens de dosage auxiliaires 144 sont bien en position neutre, afin que ceux-ci ne perturbent pas la régulation de l'alimentation par les moyens de dosage principaux. Dans un exemple, le dispositif actionneur auxiliaire 142 est un moteur à courant continu, les moyens de dosage auxiliaires 144 comprennent une vanne pilotable par le moteur à courant continu et les moyens de génération 15 d'une tension d'alimentation du circuit de commande 160 comportent un circuit à relais et un régulateur de tension. Les moyens 115 déterminent alors dans la sous étape 250 une consigne de vitesse de rotation du moteur à courant continu et une consigne de sens de rotation du moteur à courant continu.
20 De plus, dans cet exemple, les moyens 116 transmettent, dans la sous étape 255, la consigne de vitesse de rotation du moteur à courant continu et la consigne de sens de rotation du moteur à courant continu. Le circuit de commande 160 génère (260) alors une tension d'alimentation du dispositif actionneur 142 (ou moteur à courant continu 25 142) du dispositif de dosage auxiliaire 140 en fonction des consignes transmises par les moyens 116. Cette tension d'alimentation permet au moteur d'effectuer une rotation selon la vitesse et le sens définis par les consignes déterminées lors de la sous étape 250. Suivant le sens de rotation, le moteur ouvre ou ferme (270) la vanne pilotable des moyens de dosage 144. De plus, suivant la vitesse de rotation, le moteur ouvre (ou ferme) plus ou moins rapidement la vanne pilota ble.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Système de régulation (100) de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère, comportant : - un calculateur (110) pilotant un dispositif de dosage principal (120) comportant un dispositif actionneur (122) agissant sur des moyens de dosage principaux (124), - un dispositif de dosage auxiliaire (140) comportant un dispositif actionneur (142) agissant sur des moyens de dosage auxiliaires (144), 10 caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - un circuit de commande (160) du dispositif de dosage auxiliaire (140), - des moyens de détection (118) d'une panne du dispositif de dosage principal (120), - des moyens de pilotage (114) pour piloter, via le circuit de commande 15 (160), le dispositif de dosage auxiliaire (140), en réponse à une détection d'une panne du dispositif de dosage principal (120).
- 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif actionneur (142) du dispositif de dosage auxiliaire (140) est un 20 moteur à courant continu.
- 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calculateur (110) comporte : - des moyens d'acquisition (112) de paramètres de contrôle, 25 - des moyens de détermination (115), en fonction des valeurs de paramètres de contrôle, d'une consigne de vitesse de rotation du moteur à courant continu et d'une consigne de sens de rotation du moteur à courant continu, - des moyens de transmission (116) au circuit de commande (160) de la 30 consigne de vitesse de rotation et de la consigne de sens de rotation.
- 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de commande (160) comporte des moyens de génération d'une tension d'alimentation du dispositif actionneur (142) du dispositif de dosage auxiliaire (140) en fonction de la consigne de vitesse de rotation et de la consigne de sens de rotation.
- 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de génération comportent un circuit à relais et un régulateur de 10 tension.
- 6. Procédé de régulation de l'alimentation de carburant dans une turbomachine d'hélicoptère, mis en oeuvre par un système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de pilotage 15 (240) du dispositif de dosage auxiliaire par le calculateur (110) lorsque ledit calculateur (110) détecte une panne du dispositif de dosage principal (120).
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de figeage (230) de la position des moyens de dosage 20 (124) du dispositif de dosage principal (120) lorsque ledit calculateur (110) détecte (220) une panne du dispositif de dosage principal (120).
- 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de déclaration (290) d'une panne générale du 25 système de régulation lorsque le calculateur (110) détecte (220, 280) une panne du dispositif de dosage principal (120) et une panne du dispositif de dosage auxiliaire (140).
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - figeage (230) de la position des moyens de dosage (124) du dispositif de dosage principal (120) et contrôle (240) du dispositif de dosage auxiliaire (140) lorsque le calculateur (110) détecte (225) une sélection d'un mode d'entraînement au pilotage, - positionnement des moyens de dosage (144) du dispositif de dosage auxiliaire (140) en position neutre et contrôle (200) du dispositif de dosage principal (120) lorsque le calculateur (110) détecte (285) une désélection du mode d'entraînement au pilotage.
- 10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de régulation de l'alimentation de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
- 11. Hélicoptère, caractérisé en ce qu'il comprend une turbomachine selon la revendication 10.
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