WO2018037193A1 - Procede de gestion d'une panne de vanne de demarrage d'une turbomachine - Google Patents

Procede de gestion d'une panne de vanne de demarrage d'une turbomachine Download PDF

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WO2018037193A1
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valve
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open
starter
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PCT/FR2017/052272
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Adel Cédric Abir WIDEMANN
David Julien Boyer
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for managing a failure of a starter valve of a starting circuit of an aircraft turbomachine, in particular for managing a gap failure between two position sensors of the starter valve. , one of the position sensors indicating that the starter valve is in the open state, the other of the position sensors indicating that the starter valve is in the closed state.
  • the starting circuit of an aircraft turbine engine is connected firstly to a pressurized air circuit of the aircraft and secondly to a pneumatic starter which delivers a driving torque on a shaft. of the turbomachine, via a gearbox.
  • This driving torque makes it possible to overcome all the resistive torques imposed on said shaft and resulting mainly from the aerodynamic drag of the rotated parts, the mechanical friction of the parts in contact and the losses by viscous friction between the parts in contact bathing in the a lubrication fluid of the hydraulic lubrication and / or thermal regulation circuits associated with said turbomachine.
  • the starter progressively accelerates the turbomachine and, when a predefined engine speed is reached, the injection and the ignition of the fuel in the combustion chamber of the turbomachine are initiated. Then, at another preset engine speed, the action of the starter is stopped and the turbomachine continues to accelerate through the combustion of the fuel in the combustion chamber.
  • the starter is for example arranged on the hood of a fan of the turbomachine.
  • the starting circuit further comprises a starter valve (or “Starter Air Valve” in English terminology) controlled by a device
  • a control valve is configured to change state between a closed position in which it prevents pressurized air from reaching the starter and an open position in which it allows pressurized air to reach the starter.
  • the starter valve is for example a butterfly type valve and comprises a door configured to pivot about a pivot axis, so as to prevent pressurized air from reaching the starter in the closed position and to allow pressurized air to reach the starter in the open position.
  • pressurized air enters the starter turbine, which then transforms the pneumatic energy into mechanical energy to rotate the turbomachine shaft.
  • the state of the starter valve is monitored by means of two different position sensors of the switch type ("switch" according to the English terminology generally used).
  • the position sensors generally comprise a movable contact whose movement between an open position and a closed position is caused by the pivoting of the gate of the starter valve.
  • the movable contact of the position sensors When the starter valve is in the open position, the movable contact of the position sensors is in contact with a fixed opening contact (open position), so as to provide the control device with the information that the starter valve is in position. position opened.
  • the movable contact of the position sensors is in contact with a fixed closing contact (closed position), so as to provide the control device with the information that the starter valve is in closed position.
  • both position sensors provide the controller with conflicting information, i.e., one of the position sensors indicates that the valve is in the open position. and the other of the position sensors indicates that the valve is in the closed position, it is not possible to know if the valve has actually changed state. This difference in information provided by the position sensors is commonly referred to as "gap failure".
  • Such a situation occurs for example when a contact melting has occurred between the movable contact and the fixed closing sensor of one of the position sensors.
  • the moving contact of said position sensor can then no longer follow the pivoting of the gate of the starter valve to the open position. This is due in particular to the fact that the starter valve is most of the time in the closed position, the moving contact and the fixed sensor closing the position sensors thus being in contact for almost their entire life. This is also due to the vibrations of the operating turbomachine which eventually generate friction which sticks the movable contact against the fixed contact closure.
  • the document FR 2 972 485 proposes a method for monitoring the change of state of a turbomachine starting valve, making it possible to determine whether the valve has actually changed state as a result of the control of change of state of the turbine. valve, independently of the information indicated by the two position sensors associated with the valve. For this, this document proposes to measure the pressure under the hood of the turbomachine blower by means of a pressure sensor. Indeed, when the start valve goes from the closed position to the open position, air leaves the starter turbine and invades the nacelle of the blower. This generates a slight increase in pressure in the nacelle which can thus be measured as being representative of the opening of the starter valve.
  • the pressure jump measured by the pressure sensor may not be sufficient with respect to the accuracy of said pressure sensor and due to other possible air sources, such as breaking the pressure. a pipe for example.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above.
  • the invention proposes a method for managing a failure of the starter valve in which the success of the start of the turbomachine is used to confirm that the starter valve has actually opened and to isolate the position sensor. of the starter valve which is possibly defective.
  • the subject of the present invention is a method for managing a failure of a starter valve of a starting circuit of an aircraft turbomachine, said starter circuit comprising a starter and a duct configured to be connected to a device for supplying pressurized air, the duct comprising a start valve configured to changing state between a closed position in which it closes the conduit and an open position in which it communicates the pressurized air supply device and the starter, the start valve comprising two position sensors configured to switch between an open position when said start valve is in the open position and a closed position when said start valve is in the closed position, said method comprising the following steps of:
  • a gap is always detected between the positions of the position sensors.
  • the engine speed corresponds to the rotational speed of a high pressure shaft of the turbomachine.
  • a combustion chamber of the turbomachine is not yet lit.
  • the method further comprises the steps of:
  • a gap is always detected between the positions of the position sensors.
  • the position sensor having switched between the closed position and the open position or between the open position and the closed position is stored after being determined.
  • the method further comprises the steps of:
  • the present invention also relates to a starting circuit of an aircraft turbomachine, comprising:
  • a duct configured to be connected to a device for supplying pressurized air, the duct comprising a starter valve configured to change state between a closed position in which it closes the duct and an open position in which it puts into operation; communication the device pressurized air supply and the starter, the starter valve comprising two position sensors configured to switch between an open position when said starter valve is in the open position and a closed position when said starter valve is in the closed position,
  • control device configured to implement the steps of the method for managing a failure of the starter valve as previously described.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine comprising a starting circuit as previously described.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a turbomachine according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a start-up circuit of the turbomachine illustrated in FIG. 1, and in particular of a start valve of said starting circuit;
  • FIG. 3 is a schematic view of a control device for the starting valve illustrated in FIG. 2;
  • FIGS. 4a to 4c are flow charts of a method for managing a failure of the start-up valve of the starting circuit according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a set of curves showing the variations of the engine speed of the turbomachine, the state of the starter valve, the position of each of the position sensors of said starter valve and the measured state of the valve of start-up.
  • FIG. 1 shows an aircraft turbomachine 100 comprising means for implementing a method 200 for managing a failure of a starting valve 13 of a starting circuit 10 of the turbomachine 100.
  • the turbomachine 100 extends along an axis of rotation 101 and comprises, from upstream to downstream, in the direction of flow of the gases, a fan 102, one or more stages of compressors, for example a low-pressure compressor 103 and a compressor high pressure 104, a combustion chamber 105, one or more turbine stages, for example a high pressure turbine 106 and a low pressure turbine 107, and an exhaust nozzle 108 of the gases.
  • the fan 102, the low-pressure compressor 103 and the low-pressure turbine 107 are connected to a low-pressure shaft extending along the axis of rotation 101.
  • the high pressure compressor 104 and the high pressure turbine 106 are connected to a high pressure shaft arranged around the low pressure shaft.
  • the low pressure turbine 107 drives the low pressure shaft in rotation, while the high pressure turbine 106 drives the high pressure shaft in rotation.
  • the turbomachine 100 further comprises a starting circuit 10 comprising a starter 1 1 of the pneumatic type which is for example formed on the hood of the fan 102 of the turbomachine 100 and which is supplied with pressurized air by a duct 12 connected to a feeding device (not shown).
  • the starting circuit 10 is illustrated in FIG. 2.
  • the duct 12 comprises a starter valve 13 (or “Starter Air Valve") configured to change state between a closed position in which it closes the duct. 12 and an open position in which it communicates the supply device and the starter 1 1 and thus allows air under pressure to drive the starter January 1.
  • the start valve 13 is for example of the butterfly type.
  • the supply device can supply pressurized air via an auxiliary power unit (Auxiliary Power Unit or APU) located in the aircraft or a group on the ground or provide air taken from another started turbomachine.
  • the starting circuit 10 further comprises a control device 40 configured to implement the method 200 for managing a failure of the starting valve 13 of the starting circuit 10.
  • An example of a control device 40 is illustrated in more detail. 3.
  • the control device 40 comprises an input interface 41, an output interface 42 connected to the start valve 13, a computer 43, a data memory 44, a program memory 45 in which is registered method 200 for managing a failure of the start valve 13 and at least one communication bus 46.
  • a user interface 47 may further be connected to the output interface 42.
  • the start valve 13 may also be commanded directly by the pilot of the aircraft and not by the control device 40.
  • the control device 40 of the turbomachine 100 sends to the starting valve 13, in particular via its output interface 42, a change control command. so that the start valve 13 opens, i.e., the start valve 13 moves from the closed position to the open position.
  • the 40 sends to the start valve 13, in particular via its output interface 42, a change of state control so that the start valve 13 closes, that is to say that the start valve 13 passes from the open position to the closed position.
  • the starter valve 13 then closes the duct 12, so that the starter 1 1 is no longer driven by the pressurized air.
  • the state of the starter valve 13, that is to say if it is in the open position or in the closed position, is monitored by means of two position sensors 14, 15 of the starter valve 13.
  • two position sensors 14, 15 are connected to the control device 40, in particular via its input interface 41.
  • the position sensors 14, 15 are configured to switch between an open position, when the start valve 13 is in the open position, and a closed position, when the start valve 13 is in the closed position.
  • the position of the position sensors 14, 15 is representative of the state of the starter valve 13.
  • FIGS. 4a to 4c show the method 200 for managing a failure of the starting valve 13 which is implemented by the control device 40.
  • the method 200 comprises the following steps of:
  • the position of the position sensor 14, 15 stored 209 as healthy will be considered as being the only representative of the state, or the actual position, of the starting valve 13.
  • the method 200 uses the success of the startup of the turbomachine 100 to confirm that the start valve 13 has actually opened and thus isolate the position sensor 15, 14 which is defective.
  • the success of the startup of the turbomachine 100 makes it possible to arbitrate the failure of the starter valve 13.
  • the control device 40 will be able to know which of the position sensors 14, 15 provides the position representative of the state of the valve. 13, the other of the position sensors 15, 14 having been isolated.
  • the method 200 thus makes it possible to ensure the safety of the flights, in a manner that is inexpensive and not very constraining for the operation of the aircraft.
  • the method 200 continuously checks the coherence between the positions of the position sensors 14, 15. This verification continues throughout the operating life of the turbomachine 100.
  • This delay time t is, for example, pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the delay time t is set arbitrarily, for example 5 s. This delay time should not be too short, not to confirm a false fault, nor too long to take into account a motor that starts quickly after powering the computers engine and the aircraft. It can be between a hundred milliseconds and a minute.
  • the difference between the positions of the position sensors 14, 15 is, for example, stored 202 as soon as it is detected 201, before the start-up 203 of the turbomachine 100.
  • the difference between the positions of the position sensors 14, 15 is for example recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the method 200 is implemented only if the positional difference between the position sensors 14, 15 has been confirmed. It could for example happen that a positional deviation is detected, but that this gap disappears following the switching of the last of the position sensors 14, 15 which will have only been slower to switch.
  • the difference between the positions of the position sensors 14, 15 is for example stored 206 as soon as it is detected 205, prior to the determination step 207 of the position sensor 14, 15 having switched.
  • the difference between the positions of the position sensors 14, 15 is for example recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the implementation of the method 200 only continues if the position difference between the position sensors 14, 15 is still effective, when the first threshold Si is reached. It could for example happen that a positional deviation is detected, but that this gap disappears following the switching of the last of the position sensors 14, 15 which will have only been slower to switch.
  • the position sensors 14, 15 therefore have a time defined between the moment at which the change of state control is sent to the start valve 13 and the instant at which the turbine engine 100 reaches the first threshold Si to switch from the position closed in the open position.
  • the engine speed corresponds to the rotational speed of the high pressure shaft 1 10 of the turbomachine 100. This engine speed is also called N2.
  • the first threshold Si is, for example, pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the combustion chamber 105 of the turbomachine 100 is not yet lit.
  • This threshold S1 must indeed be below the ignition threshold of the engine, so as not to be "polluted” by the energy of the fuel.
  • the fuel cutoff valve (not shown) of the fuel system of the turbomachine is in the closed position, so that the injectors of the combustion chamber 105 are not supplied with fuel. fuel.
  • the first threshold Si is a function of the sensor used for example of 765 rpm. Moreover, on certain aircraft types, the value of this threshold is chosen low enough essentially to make it possible to be sure that the engine is rotated solely by the starter (and not by a headwind for example).
  • the position sensor 14, 15 and the defective position sensor 15, 14 are for example recorded 209 in the data memory 44 of the control device 40.
  • the position sensors 14, 15 sound and defective, for example, it is also stored, in particular by a recording in the data memory 44 of the control device 40, that the method 200 has actually been implemented.
  • the method 200 can provide for storing, in particular by a recording in the data memory 44 of the control device 40, that the two position sensors 14 , 15 are healthy.
  • the method 200 may further comprise the following steps of:
  • the latter is stored 218.
  • the position sensor 14, 15 having switched in the right direction is for example recorded in the data memory 44
  • the control device 40 keeps in memory the position sensor 14, 15 having switched in the right direction until the turbine engine 100 has reached the second threshold S2.
  • This data can then be reused by the controller 40 for the subsequent storage step 219 of the position sensor 14, 15 sound and the position sensor 15, 14 defective.
  • the second threshold S2 is for example pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the second threshold S2 is strictly greater than the first threshold Si. This threshold is provided to allow the two position sensors 14, 15 to switch properly. Indeed, since the valve putting for example 1 s to close, we can then consider that 2s to 5s later the position sensors have switched well.
  • the ignition 210 of the combustion chamber 105 of the turbomachine 100 is for example initiated, when a fourth predetermined threshold S 4 is reached.
  • the fourth threshold S 4 is strictly greater than the first threshold Si and strictly less than the second threshold S2.
  • the fourth threshold S 4 is for example pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the fourth threshold S 4 is for example 3500rpm. It corresponds to the speed of rotation of the high pressure parts allowing a good ignition of the combustion chamber. It depends on the aerodynamic conditions in the room and is therefore different for each engine model. It will generally be between 3000rpm and 6000rpm depending on the applications.
  • the state change command is for example sent 214 to the start valve 13, when the engine speed of the turbomachine 100 has reached a fifth threshold S5 predetermined.
  • the fifth threshold S5 is strictly greater than the first threshold S and strictly less than the second threshold S2, and if appropriate strictly greater than the fourth threshold S4.
  • the fifth threshold S5 is for example pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the fifth threshold S5 is for example 8560rpm. This fifth threshold corresponds to the desynchronization of the starter with the engine which will continue to accelerate. Indeed, some starters do not support high speeds, so disconnects the starter when it reaches its limit, during startup. There are however some starters capable of the motor much higher in speed; the starter is then switched off once the engine has started, and the engine no longer accelerates. In this case, a time threshold is used for the second threshold S2 and not a speed value.
  • this gap must always be detected when the state change command is actually sent 214 to the start valve 13, for the subsequent determination steps 217 of the position sensor to be switched in the correct direction and to store 219 the position sensors. 14, 15 healthy and defective.
  • the distance between the positions of the position sensors 14, 15 is for example stored 212 as soon as it is detected 21 1, before sending 214 of the change of state command to the starting valve 13.
  • the difference between the positions of the position sensors 14, 15 is for example recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the implementation of the method 200 only continues if the position difference between the position sensors 14, 15 is still effective, when the state change command is sent 214 to the start valve 13 or when the second threshold S2 is reached. It could for example happen that a positional deviation is detected 21 1, 215, but that this gap disappears following the switching of the last of the position sensors 14, 15 which will only have been slower to switch.
  • the storage 219 of the healthy and defective position sensors 14, 15 overwrites the storing 209 of the healthy and defective position sensors 14, 15 which had been previously made when opening the starter valve 13.
  • the method 200 may further comprise the following steps of:
  • the data according to which one or more positional differences between the position sensors 14, 15 have been detected and / or the data identifying the position sensor 14, 15 having switched in the common sense and / or the data according to which the method 200 has actually been implemented are also erased 222.
  • the method 200 is reset 222 so that it can be re-implemented, in particular at the next flight of the aircraft.
  • This makes it possible to avoid taking into account a gap failure, whereas the position sensor 15, 14 considered to be defective is now operational. This is for example the case when the position sensor 15, 14 is unlocked by itself or when the starter valve 13 has been repaired.
  • This also makes it possible to ensure the interchangeability of the control device 40.
  • the data according to which one of the position sensors 14, 15 is sound and the other of the position sensors 15, 14 is defective are, for example, erased 222 from the data memory 44 of the control device 40. even data according to which one or more positional deviations between the position sensors 14, 15 have been detected and / or data identifying the position sensor 14, having switched in the correct direction and / or data according to which the method 200 has actually been implemented.
  • the third threshold S3 is for example pre-recorded in the data memory 44 of the control device 40.
  • the turbomachine 100 reaches the third threshold S3, the aircraft is on the ground.
  • the third threshold S3 is for example 3000rpm. This threshold makes it possible to identify the end of the mission of the aircraft. In this example, it was considered that following a cut by the pilot, if the speed drops below 3000 rpm, then the aircraft is at the end of the mission. This choice is arbitrary depending on feedback from the engine manufacturer. Other signals to define the end of mission to be taken into account by the software can be used.
  • FIG. 5 shows several curves representing an example of operating conditions of the turbomachine 100 from its start to its stop.
  • a positional difference between the position sensors 14, 15 is detected after the start of the turbomachine 100.
  • the first curve 300 corresponds to the engine speed, that is to say to the rotational speed, of the turbomachine 100.
  • the second curve 301 corresponds to the state of the starter valve 13.
  • the value 0 (zero) corresponds to the closed position and the value 1 (one) corresponds to the open position of the starter valve.
  • the third and fourth curves 302, 303 correspond to the position of each of the position sensors 14, 15. In these third and fourth curves, the value 0 (zero) corresponds to the closed position and the value 1 (one) corresponds to the open position of the position sensors 14, 15.
  • the fifth curve 304 corresponds to the measured state of the starting valve 13.
  • the value 0 (zero) corresponds to the closed position and the value 1 (one) corresponds to the open position of the valve of start 13.
  • the change of state control is sent to the start valve 13 so that the latter opens.
  • Position sensors 14, 15 are both closed.
  • the measured state of the starter valve 13 is the closed position.
  • the engine speed of the turbomachine 100 increases to the first threshold Si which is reached at a time T2.
  • the first position sensor 14 switches to the open position, while the second position sensor 15 remains in the closed position.
  • the difference between the position of the first and second position sensors 14, 15 is detected, and preferably stored, and the position sensor having switched in the common sense is determined, and preferably stored, the position sensor having switched in the right direction corresponding here to the first position sensor 14.
  • a positional difference between the sensors As a result of the detected position of position 14, the measured state of the start valve 13 is the open position.
  • the first measurement sensor 14 is stored as a sound measurement sensor and the second measurement sensor 15 is stored as defective sensor.
  • the state of the starter valve 13 will be measured only on the basis of the position of the first position sensor 14.
  • the combustion chamber 105 of the turbomachine 100 is ignited. In other words, the injection and ignition of the fuel in the combustion chamber 105 are initiated at time T3. At this time T3, the turbomachine 100 reaches for example the fourth threshold S 4 .
  • the change of state control is sent to the starter valve 13 so that the latter closes.
  • the first position sensor 14 switches to the closed position.
  • the measured state of the starter valve 13, based solely on the position of the first position sensor 14, is the closed position. It does not matter whether the second position sensor 15 is in the closed position.
  • an inadvertent opening of the starter valve 13 occurs.
  • an opening of the starter valve 13 during the flight of the aircraft, is particularly dangerous.
  • the first position sensor 14 has switched to the open position, while the second position sensor 15 has remained in the closed position.
  • the measured state of the start valve 13 is indeed the open position. It is therefore of little importance that a position difference between the position sensors 14, 15 is detected at time T6, since the method 200 has already made it possible to determine which of the position sensors 14, 15 provides reliable information on the state of the starter valve 13.
  • a message is for example sent to the pilot, for example via the user interface 47, to indicate that the starter valve 13 is in open position and therefore inoperative.
  • the starter valve 13 closes itself.
  • the first position sensor then switches to the closed position and the measured state of the start valve 13, based solely on the position of the first sensor of the first sensor. position 14, is the closed position. It does not matter whether the second position sensor 15 is in the closed position.
  • the turbomachine 100 is stopped in order to reduce the engine speed.
  • the aircraft is for example on the ground.
  • T9 the data that the first position sensor 14 is healthy and the second position sensor 15, 14 is defective are erased. It is the same positional deviations detected between the position sensors 14, 15 and the effective implementation of the method 200. The method 200 is reset for the next flight of the aircraft.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé (200) de gestion d'une panne d'une vanne de démarrage d'un circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef, comprenant les étapes suivantes de: - démarrage (203) de la turbomachine, une commande de changement d'état étant envoyée à la vanne de démarrage pour que celle-ci s'ouvre; - augmentation (204) du régime moteur de la turbomachine jusqu'à un premier seuil prédéterminé, - pendant ladite augmentation (204) du régime moteur, - si un écart de position a été détecté (201) entre les capteurs de position avant l'étape de démarrage de la turbomachine ou si un écart de position est détecté (205) entre lesdits capteurs de position, détermination (207) du capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position étant resté en position ouverte ou fermée; - lorsque le premier seuil est atteint, mémorisation (209) du capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte comme sain et du capteur de position resté en position ouverte ou fermée comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage que sur la base de la position du capteur de position sain.

Description

PROCEDE DE GESTION D'UNE PANNE DE VANNE DE DEMARRAGE D'UNE
TURBOMACHINE
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
La présente invention concerne un procédé de gestion d'une panne d'une vanne de démarrage d'un circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef, notamment pour gérer une panne d'écart entre deux capteurs de position de la vanne de démarrage, l'un des capteurs de position indiquant que la vanne de démarrage est à l'état ouvert, l'autre des capteurs de position indiquant que la vanne de démarrage est à l'état fermé.
ETAT DE L'ART
De manière classique, le circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef est raccordé d'une part à un circuit d'air sous pression de l'aéronef et d'autre part à un démarreur pneumatique qui délivre un couple moteur sur un arbre de la turbomachine, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesse. Ce couple moteur permet de surmonter l'ensemble des couples résistifs imposés sur ledit arbre et résultant principalement de la traînée aérodynamique des parties mises en rotation, de la friction mécanique des pièces en contact et des pertes par frottement visqueux entre les pièces en contact baignant dans un fluide de lubrification des circuits hydraulique de lubrification et/ou de régulation thermique associé à ladite turbomachine. Le démarreur accélère progressivement la turbomachine et, lorsqu'un régime moteur prédéfini est atteint, l'injection et l'allumage du combustible dans la chambre de combustion de la turbomachine sont initiés. Puis, à un autre régime moteur prédéfini, l'action du démarreur est arrêtée et la turbomachine continue d'accélérer grâce à la combustion du combustible dans la chambre de combustion. Le démarreur est par exemple ménagé sur le capot d'une soufflante de la turbomachine.
Le circuit de démarrage comprend en outre une vanne de démarrage (ou « Starter Air Valve » en terminologie anglo-saxonne) commandée par un dispositif de commande et configurée pour changer d'état entre une position fermée dans lequel elle empêche l'air sous pression d'atteindre le démarreur et une position ouverte dans lequel elle autorise l'air sous pression d'atteindre le démarreur. Pour cela, la vanne de démarrage est par exemple une vanne de type papillon et comprend une porte configurée pour pivoter autour d'un axe de pivotement, de sorte à empêcher l'air sous pression d'atteindre le démarreur en position fermée et à autoriser l'air sous pression d'atteindre le démarreur en position ouverte. Lorsque la vanne de démarrage est ouverte, de l'air sous pression pénètre dans la turbine du démarreur, qui transforme alors l'énergie pneumatique en énergie mécanique pour faire tourner l'arbre de la turbomachine.
La surveillance de la position ouverte ou fermée de la vanne de démarrage est primordiale. Toute ouverture intempestive de la vanne de démarrage pendant le fonctionnement de la turbomachine, hors démarrage, et donc pendant le vol de l'aéronef, est de nature à perturber le fonctionnement et les performances de la turbomachine, voire même endommager le démarreur. En effet, lorsque la vanne de démarrage s'ouvre de manière intempestive pendant le fonctionnement de la turbomachine, l'arbre de la turbomachine se retrouve entraîné en rotation à la fois par l'énergie du carburant et par le démarreur qui n'est pas prévu pour fonctionner à cette vitesse. Par ailleurs, une telle ouverture intempestive de la vanne de démarrage entraîne une purge du circuit d'air sous pression de l'aéronef, pouvant conduire à une vidange des réserves d'air de l'aéronef.
L'état de la vanne de démarrage est surveillé par l'intermédiaire de deux capteurs de position distincts de type commutateur (« switch » selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée).
Les capteurs de position comprennent généralement un contact mobile dont le déplacement entre une position ouverte et une position fermée est entraîné par le pivotement de la porte de la vanne de démarrage. Lorsque la vanne de démarrage est en position ouverte, le contact mobile des capteurs de position est en contact avec un contact fixe d'ouverture (position ouverte), de sorte à fournir au dispositif de commande l'information que la vanne de démarrage est en position ouverte. De même, lorsque la vanne de démarrage est en position fermée, le contact mobile des capteurs de position est en contact avec un contact fixe de fermeture (position fermée), de sorte à fournir au dispositif de commande l'information que la vanne de démarrage est en position fermée.
Lorsque, après une commande de changement d'état de la vanne, les deux capteurs de position fournissent au dispositif de commande des informations contradictoires, c'est-à-dire qu'un des capteurs de position indique que la vanne est en position ouverte et l'autre des capteurs de position indique que la vanne est en position fermée, il n'est pas possible de savoir si la vanne a effectivement changé d'état. Cette différence d'informations fournies par les capteurs de position est communément appelée « panne d'écart ».
Une telle situation arrive par exemple lorsqu'une fusion de contact s'est produite entre le contact mobile et le capteur fixe de fermeture d'un des capteurs de position. Le contact mobile dudit capteur de position ne peut alors plus suivre le pivotement de la porte de la vanne de démarrage vers la position ouverte. Cela est notamment dû au fait que la vanne de démarrage est la plupart du temps en position fermée, le contact mobile et le capteur fixe de fermeture des capteurs de position étant ainsi en contact pendant la quasi-totalité de leur vie. Cela est également dû aux vibrations de la turbomachine en fonctionnement qui finissent par générer des frictions qui collent le contact mobile contre le contact fixe de fermeture.
Lorsque la panne d'écart a lieu alors que l'aéronef est encore au sol, une alerte est signifiée au pilote pour éviter le décollage. Ensuite, l'aéronef est inspecté pour vérifier si l'un des capteurs de position ou la vanne est défectueux. Une telle procédure est satisfaisante du point de vue de la sécurité des vols, mais elle est relativement coûteuse et contraignante pour l'exploitation de l'aéronef.
En effet, lorsque la panne d'écart a lieu, l'aéronef n'est pas nécessairement sur sa base de maintenance, il est donc difficile de se procurer les pièces à remplacer rapidement. Par ailleurs, lorsque la panne d'écart a lieu alors que l'aéronef est encore au sol, l'alerte est signifiée au pilote alors que l'aéronef est prêt à décoller, notamment avec des passagers à bord.
Le document FR 2 972 485 propose un procédé de surveillance du changement d'état d'une vanne de démarrage de turbomachine, permettant de déterminer si la vanne a effectivement changé d'état à la suite de la commande de changement d'état de la vanne, indépendamment des informations indiquées par les deux capteurs de position associés à la vanne. Pour cela, ce document propose de mesurer la pression sous le capot de la soufflante de la turbomachine par l'intermédiaire d'un capteur de pression. En effet, lorsque la vanne de démarrage passe de la position fermée à la position ouverte, de l'air sort de la turbine du démarreur et envahit la nacelle de la soufflante. Cela génère une légère augmentation de pression dans la nacelle qui peut ainsi être mesurée comme étant représentative de l'ouverture de la vanne de démarrage.
Or, en fonction des turbomachines, le saut de pression mesuré par le capteur de pression peut ne pas être suffisant vis-à-vis de la précision dudit capteur de pression et du fait des autres sources d'air possibles, comme la rupture d'une canalisation par exemple.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précédemment cités. Pour cela, l'invention propose un procédé de gestion d'une panne de la vanne de démarrage dans lequel on utilise le succès du démarrage de la turbomachine pour confirmer que la vanne de démarrage s'est effectivement ouverte et pour isoler le capteur de position de la vanne de démarrage qui est éventuellement défectueux.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de gestion d'une panne d'une vanne de démarrage d'un circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef, ledit circuit de démarrage comprenant un démarreur et un conduit configuré pour être relié à un dispositif d'alimentation en air sous pression, le conduit comprenant une vanne de démarrage configurée pour changer d'état entre une position fermée dans laquelle elle obture le conduit et une position ouverte dans lequel elle met en communication le dispositif d'alimentation en air sous pression et le démarreur, la vanne de démarrage comprenant deux capteurs de position configurés pour commuter entre une position ouverte lorsque ladite vanne de démarrage est en position ouverte et une position fermée lorsque ladite vanne de démarrage est en position fermée, ledit procédé comprenant les étapes suivantes de :
- démarrage de la turbomachine, une commande de changement d'état étant envoyée à la vanne de démarrage pour que celle-ci s'ouvre ;
- augmentation du régime moteur de la turbomachine jusqu'à un premier seuil prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation du régime moteur de la turbomachine :
o si un écart a été détecté entre les positions des capteurs de position avant l'étape de démarrage de la turbomachine, l'un des capteurs de position étant en position fermée, l'autre des capteurs de position étant en position ouverte, détermination du capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position étant resté en position ouverte ;
o sinon :
■ détection d'un écart entre les positions des capteurs de position, l'un des capteurs de position étant en position fermé, l'autre des capteurs étant en position ouverte ;
■ détermination du capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position étant resté en position fermée ;
- lorsque le premier seuil du régime moteur de la turbomachine est atteint :
o mémorisation du capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte comme sain et du capteur de position resté en position ouverte ou fermée comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage que sur la base de la position du capteur de position sain.
Avantageusement, il est vérifié, lors de l'initiation du démarrage de la turbomachine ou lorsque la turbomachine a atteint le premier seuil, qu'un écart est toujours détecté entre les positions des capteurs de position.
Avantageusement, le régime moteur correspond à la vitesse de rotation d'un arbre haute pression de la turbomachine.
Avantageusement, lorsque la turbomachine atteint le premier seuil, une chambre de combustion de la turbomachine n'est pas encore allumée.
Avantageusement, le procédé comprend en outre les étapes de :
- allumage d'une chambre de combustion de la turbomachine ;
- augmentation du régime moteur de la turbomachine jusqu'à un deuxième seuil prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation du régime moteur de la turbomachine :
o envoi d'une commande de changement d'état à la vanne de démarrage pour que celle-ci se ferme ; puis,
o si un écart a été détecté entre les positions des capteurs de position avant l'étape d'envoi de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage, l'un des capteurs de position étant en position fermée, l'autre des capteurs de position étant en position ouverte, détermination du capteur de position ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position étant resté en position fermée ;
o sinon :
■ détection d'un écart entre les positions des capteurs de position, l'un des capteurs de position étant en position fermé, l'autre des capteurs étant en position ouverte ; ■ détermination du capteur de position ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position étant resté en position ouverte ;
- lorsque le deuxième seuil du régime moteur de la turbomachine est atteint :
o mémorisation du capteur de position ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée comme sain et du capteur de position resté en position fermée ou ouverte comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage que sur la base de la position du capteur de position sain.
Avantageusement, il est vérifié, lors de l'envoi de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage ou lorsque la turbomachine a atteint le deuxième seuil, qu'un écart est toujours détecté entre les positions des capteurs de position.
Avantageusement, le capteur de position ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte ou entre la position ouverte et la position fermée est mémorisé après avoir été déterminé.
Avantageusement, le procédé comprend en outre les étapes de :
- arrêt de la turbomachine ;
- diminution du régime moteur de la turbomachine jusqu'à un troisième seuil prédéterminé ;
- lorsque le régime moteur a atteint le troisième seuil, effacement des données selon lesquelles l'un des capteurs de position est sain et l'autre des capteurs de position est défectueux.
La présente invention a également pour objet un circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef, comprenant :
- un démarreur,
- un conduit configuré pour être relié à un dispositif d'alimentation en air sous pression, le conduit comprenant une vanne de démarrage configurée pour changer d'état entre une position fermée dans laquelle elle obture le conduit et une position ouverte dans lequel elle met en communication le dispositif d'alimentation en air sous pression et le démarreur, la vanne de démarrage comprenant deux capteurs de position configurés pour commuter entre une position ouverte lorsque ladite vanne de démarrage est en position ouverte et une position fermée lorsque ladite vanne de démarrage est en position fermée,
- un dispositif de commande configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé de gestion d'une panne de la vanne de démarrage tel que précédemment décrit.
L'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant un circuit de démarrage tel que précédemment décrit.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'une turbomachine selon l'un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est vue schématique d'un circuit de démarrage de la turbomachine illustrée à la figure 1 , et notamment d'une vanne de démarrage dudit circuit de démarrage ;
- la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de commande de la vanne de démarrage illustrée à la figure 2 ;
- les figures 4a à 4c sont des ordinogrammes d'un procédé de gestion d'une panne de la vanne de démarrage du circuit de démarrage selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est un ensemble de courbes montrant les variations du régime moteur de la turbomachine, l'état de la vanne de démarrage, la position de chacun des capteurs de position de ladite vanne de démarrage et l'état mesuré de la vanne de démarrage. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 montre une turbomachine 100 d'aéronef comprenant des moyens de mise en œuvre d'un procédé 200 de gestion d'une panne d'une vanne de démarrage 13 d'un circuit de démarrage 10 de la turbomachine 100.
La turbomachine 100 s'étend suivant un axe de rotation 101 et comprend d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz, une soufflante 102, un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression 103 et un compresseur haute pression 104, une chambre de combustion 105, un ou plusieurs étages de turbine, par exemple une turbine haute pression 106 et une turbine basse pression 107, et une tuyère d'échappement 108 des gaz. La soufflante 102, le compresseur basse pression 103 et la turbine basse pression 107 sont reliés à un arbre basse pression s'étendant suivant l'axe de rotation 101 . Le compresseur haute pression 104 et la turbine haute pression 106 sont reliés à un arbre haute pression ménagé autour de l'arbre basse pression. La turbine basse pression 107 entraîne l'arbre basse pression en rotation, tandis que la turbine haute pression 106 entraîne l'arbre haute pression en rotation.
La turbomachine 100 comporte en outre un circuit de démarrage 10 comprenant un démarreur 1 1 du type pneumatique qui est par exemple ménagé sur le capot de la soufflante 102 de la turbomachine 100 et qui est alimenté en air sous pression par un conduit 12 raccordé à un dispositif d'alimentation (non représenté). Le circuit de démarrage 10 est illustré à la figure 2. Le conduit 12 comprend une vanne de démarrage 13 (ou « Starter Air Valve » en terminologie anglo-saxonne) configurée pour changer d'état entre une position fermée dans laquelle elle obture le conduit 12 et une position ouverte dans lequel elle met en communication le dispositif d'alimentation et le démarreur 1 1 et permet ainsi à de l'air sous pression d'entraîner le démarreur 1 1 . La vanne de démarrage 13 est par exemple du type papillon. Le dispositif d'alimentation peut fournir de l'air mis sous pression par l'intermédiaire d'un groupe auxiliaire de puissance (en terminologie anglo-saxonne « Auxiliary Power Unit » ou « APU ») situé dans l'aéronef ou d'un groupe au sol ou encore fournir de l'air prélevé sur une autre turbomachine démarrée. Le circuit de démarrage 10 comprend en outre un dispositif de commande 40 configuré pour mettre en œuvre le procédé 200 de gestion d'une panne de la vanne de démarrage 13 du circuit de démarrage 10. Un exemple de dispositif de commande 40 est illustré plus en détail à la figure 3. Le dispositif de commande 40 comprend une interface d'entrée 41 , une interface de sortie 42 reliée à la vanne de démarrage 13, un calculateur 43, une mémoire de données 44, une mémoire de programme 45 dans laquelle est enregistré le procédé 200 de gestion d'une panne de la vanne de démarrage 13 et au moins un bus de communication 46. Une interface utilisateur 47 peut en outre être reliée à l'interface de sortie 42. La vanne de démarrage 13 peut également être commandée directement par le pilote de l'aéronef et non par le dispositif de commande 40.
Lors d'une phase de démarrage de la turbomachine 100, l'aéronef étant au sol, le dispositif de commande 40 de la turbomachine 100 envoi à la vanne de démarrage 13, notamment via son interface de sortie 42, une commande de changement d'état pour que la vanne de démarrage 13 s'ouvre, c'est-à-dire que la vanne de démarrage 13 passe de la position fermée à la position ouverture.
Lorsque la vanne de démarrage 13 est en position ouverte, de l'air sous pression circule dans le conduit 12 pour entraîner le démarreur 1 1 . Le démarreur 1 1 entraîne alors en rotation les parties mobiles hautes pressions de la turbomachine 100, jusqu'à ce que le régime moteur de la turbomachine 100 soit suffisant pour que le démarrage ait lieu. Lorsque le régime moteur de la turbomachine 100 est suffisant, l'injection et l'allumage du combustible dans la chambre de combustion 105 de la turbomachine 100 sont initiés.
Puis, lorsque la turbomachine 100 est démarrée, le dispositif de commande
40 envoi à la vanne de démarrage 13, notamment via son interface de sortie 42, une commande de changement d'état pour que la vanne de démarrage 13 se ferme, c'est-à-dire que la vanne de démarrage 13 passe de la position ouverte à la position fermée. La vanne de démarrage 13 obture alors le conduit 12, de sorte que le démarreur 1 1 n'est plus entraîné par l'air sous pression. L'état de la vanne de démarrage 13, c'est-à-dire si elle est en position ouverte ou en position fermée, est surveillé par l'intermédiaire de deux capteurs de position 14, 15 de la vanne de démarrage 13. Ces deux capteurs de position 14, 15 sont raccordés au dispositif de commande 40, notamment via son interface d'entrée 41 . Les capteurs de position 14, 15 sont configurés pour commuter entre une position ouverte, lorsque la vanne de démarrage 13 est en position ouverte, et une position fermée, lorsque la vanne de démarrage 13 est en position fermée. Ainsi, la position des capteurs de position 14, 15 est représentative de l'état de la vanne de démarrage 13.
Les figures 4a à 4c montrent le procédé 200 de gestion d'une panne de la vanne de démarrage 13 qui est mis en œuvre par le dispositif de commande 40. Le procédé 200 comprend les étapes suivantes de :
- démarrage 203 de la turbomachine 100, une commande de changement d'état étant envoyée à la vanne de démarrage 13 pour que celle-ci s'ouvre ;
- augmentation 204 du régime moteur de la turbomachine 100 jusqu'à un premier seuil Si prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation 204 du régime moteur de la turbomachine 100 :
o si un écart a été détecté 201 entre les positions des capteurs de position 14, 15 avant l'étape de démarrage de la turbomachine 100, l'un des capteurs de position 14, 15 étant en position fermée, l'autre des capteurs de position 15, 14 étant en position ouverte, détermination 207 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position 15, 14 étant resté en position ouverte ;
o sinon :
■ détection 205 d'un écart entre les positions des capteurs de position 14, 15, l'un des capteurs de position 14, 15 étant en position fermé, l'autre des capteurs 15, 14 étant en position ouverte ;
■ détermination 207 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position 15, 14 étant resté en position fermée ;
- lorsque le premier seuil Si du régime moteur de la turbomachine 100 est atteint :
o mémorisation 209 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte comme sain et du capteur de position 15, 14 resté en position ouverte ou fermée comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage 13 que sur la base de la position du capteur de position 14, 15 sain.
Autrement dit, la position du capteur de position 14, 15 mémorisé 209 comme sain sera considérée comme étant la seule représentative de l'état, ou de la position effective, de la vanne de démarrage 13.
De cette manière, le procédé 200 utilise le succès du démarrage de la turbomachine 100 pour confirmer que la vanne de démarrage 13 s'est effectivement ouverte et ainsi isoler le capteur de position 15, 14 qui est défectueux. En d'autres termes, le succès du démarrage de la turbomachine 100 permet d'arbitrer la panne de la vanne de démarrage 13.
Ainsi, si la vanne de démarrage 13 s'ouvre de manière intempestive pendant le vol de l'aéronef, le dispositif de commande 40 sera capable de savoir lequel des capteurs de position 14, 15 fournit la position représentative de l'état de la vanne de démarrage 13, l'autre des capteurs de position 15, 14 ayant été isolé.
Par ailleurs, dans la mesure où l'un des capteurs de position 14, 15 donne une information fiable quant à l'état de la vanne de démarrage 13, il n'est plus nécessaire de signifier au pilote la panne d'écart pour éviter le décollage, ni d'inspecter l'aéronef pour vérifier si l'un des capteurs de position 14, 15 ou la vanne de démarrage 13 est défectueux. Le procédé 200 permet donc d'assurer la sécurité des vols, de manière peu coûteuse et peu contraignante pour l'exploitation de l'aéronef.
On notera néanmoins que si aucune panne d'écart, c'est-à-dire aucun écart de position entre les capteurs de position 14, 15, n'est détectée au démarrage de la turbomachine 100, il sera impossible de déterminer le capteur de position 14, 15 sain si un écart de position devait intervenir en cours de vol de l'aéronef.
Le procédé 200 vérifie en continue la cohérence entre les positions des capteurs de position 14, 15. Cette vérification se poursuit pendant toute la durée de fonctionnement de la turbomachine 100.
Lorsqu'un écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est détectée 201 avant le démarrage 203 de la turbomachine 100, cet écart doit être confirmé, lorsque le démarrage 203 de la turbomachine 100 est initié pour qu'il soit procédé aux étapes ultérieures de détermination 207 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre les positions fermée et ouverte et de mémorisation 209 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux. Autrement dit, l'écart doit avoir été détecté 201 avant le démarrage de la turbomachine 100 et être toujours détecté au moment où le démarrage 203 de la turbomachine 100 est initié. Pour cela, il est par exemple prévu un temps de temporisation t minimum entre la détection 201 de l'écart de position et l'initiation du démarrage 203 de la turbomachine 100, de sorte à confirmer l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15, si cet écart de position est toujours détecté à l'issu de la temporisation t. Ce temps de temporisation t est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. Le temps de temporisation t est fixé arbitrairement, par exemple de 5s. Ce temps de temporisation ne doit pas être trop court, pour ne pas confirmer une fausse panne, ni trop long pour pouvoir prendre en compte un moteur qui démarre rapidement après la mise sous tension des calculateurs du moteur et de l'avion. Il peut être compris entre une centaine de millisecondes et une minute. Pour cela également, l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple mémorisé 202 dès sa détection 201 , avant le démarrage 203 de la turbomachine 100. L'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple enregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40.
Ainsi, le procédé 200 n'est mis en œuvre que si l'écart de position entre les capteurs de position 14, 15 a été confirmé. Il pourrait par exemple arriver qu'un écart de position soit détecté, mais que cet écart disparaisse suite à la commutation du dernier des capteurs de position 14, 15 qui aura seulement été plus lent à commuter.
De même, lorsqu'un écart entre les positions des capteurs de position 14,
15 est détectée 205 après le démarrage 203 de la turbomachine 100, cet écart doit être toujours détecté, lorsque le premier seuil Si est atteint pour qu'il soit procédé à l'étape ultérieure de mémorisation 209 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux. Pour cela, l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple mémorisé 206 dès sa détection 205, préalablement à l'étape de détermination 207 du capteur de position 14, 15 ayant commuté. L'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple enregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40.
Ainsi, la mise en œuvre du procédé 200 ne se poursuit que si l'écart de position entre les capteurs de position 14, 15 est toujours effectif, lorsque le premier seuil Si est atteint. Il pourrait par exemple arriver qu'un écart de position soit détecté, mais que cet écart disparaisse suite à la commutation du dernier des capteurs de position 14, 15 qui aura seulement été plus lent à commuter. Les capteurs de position 14, 15 ont donc un temps défini entre l'instant auquel la commande de changement d'état est envoyé à la vanne de démarrage 13 et l'instant auquel la turbomachine 100 atteint le premier seuil Si pour commuter de la position fermée à la position ouverte.
Avantageusement, suite à la détermination 207 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, autrement dit dans le bon sens, ce dernier est mémorisé 208. Le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens est par exemple enregistré dans la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40. De cette manière, le dispositif de commande 40 garde en mémoire le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens jusqu'à ce que la turbomachine 100 ait atteint le premier seuil Si . Cette donnée peut ensuite être réutilisée par le dispositif de commande 40 pour l'étape ultérieure de mémorisation 209 du capteur de position 14, 15 sain et du capteur de position 15, 14 défectueux. De préférence, le régime moteur correspond à la vitesse de rotation de l'arbre haute pression 1 10 de la turbomachine 100. Ce régime moteur est aussi appelé N2.
Le premier seuil Si est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. Lorsque la turbomachine 100 atteint le premier seuil Si, la chambre de combustion 105 de la turbomachine 100 n'est pas encore allumée. Ce seuil S1 doit en effet être en dessous du seuil d'allumage du moteur, pour ne pas être « pollué » par l'énergie du carburant. Autrement dit, lorsque la turbomachine 100 atteint le premier seuil Si, la vanne de coupure carburant (non représentée) du circuit de carburant de la turbomachine est en position fermée, de sorte que les injecteurs de la chambre de combustion 105 ne sont pas alimentés en carburant. Le premier seuil Si est fonction du capteur utilisé par exemple de 765 rpm. Par ailleurs, sur certains types aéronefs, la valeur de ce seuil est choisie assez basse essentiellement pour permettre d'être sûr que le moteur est mis en rotation uniquement par le démarreur (et non par un vent de face par exemple).
Le capteur de position 14, 15 sain et le capteur de position 15, 14 défectueux sont par exemple enregistrés 209 dans la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40. Lors de la mémorisation 209 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux, il est par exemple également mémorisé, notamment par un enregistrement dans la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40, que le procédé 200 a effectivement été mis en œuvre.
A défaut de détection d'un écart de position entre les capteurs de position 14, 15, le procédé 200 peut prévoir de mémoriser, notamment par un enregistrement dans la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40, que les deux capteurs de position 14, 15 sont sains.
Logique optionnelle :
Le procédé 200 peut en outre comprendre les étapes suivantes de :
- allumage 210 de la chambre de combustion 105 de la turbomachine 100 ; - augmentation 213 du régime moteur de la turbomachine 100 jusqu'à un deuxième seuil S2 prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation 213 du régime moteur de la turbomachine
100
o envoi 214 d'une commande de changement d'état à la vanne démarrage 13 pour que celle-ci se ferme ; puis,
o si un écart a été détecté 21 1 entre les positions des capteurs de position 14, 15 avant l'étape d'envoi 214 de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage 13, l'un des capteurs de position 14, 15 étant en position fermée, l'autre des capteurs de position 15, 14 étant en position ouverte, détermination 217 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position 15, 14 étant resté en position fermée ;
o sinon : ■ détection 215 d'un écart entre les positions des capteurs de position 14, 15, l'un des capteurs de position 14, 15 étant en position fermé, l'autre des capteurs 15, 14 étant en position ouverte ;
■ détermination 217 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position 15, 14 étant resté en position ouverte ;
- lorsque le deuxième seuil S2 du régime moteur de la turbomachine 100 est atteint :
o mémorisation 219 du capteur de position 14, 15 ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée comme sain et du capteur de position 15, 14 resté en position fermée ou ouverte comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage 13 que sur la base de la position du capteur de position
14, 15 sain.
De cette manière, il est possible de confirmer le fait que le capteur de position 14, 15 qui a été mémorisé comme sain à l'étape 209 antérieure ne présente pas une défaillance lors de la fermeture de la vanne de démarrage 13. Cela augmente la fiabilité du procédé 200.
Avantageusement, suite à la détermination 217 du capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens, ce dernier est mémorisé 218. Le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens est par exemple enregistré dans la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40. De cette manière, le dispositif de commande 40 garde en mémoire le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens jusqu'à ce que la turbomachine 100 ait atteint le deuxième seuil S2. Cette donnée peut ensuite être réutilisée par le dispositif de commande 40 pour l'étape ultérieure de mémorisation 219 du capteur de position 14, 15 sain et du capteur de position 15, 14 défectueux. Le deuxième seuil S2 est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. Le deuxième seuil S2 est strictement supérieur au premier seuil Si . Ce seuil est prévu pour permettre aux deux capteurs de position 14, 15 de commuter convenablement. En effet, la vanne mettant par exemple 1 s à se fermer, on peut alors considérer que 2s à 5s plus tard les capteurs de position ont bien commuté.
L'allumage 210 de la chambre de combustion 105 de la turbomachine 100 est par exemple initié, lorsqu' un quatrième seuil S4 prédéterminé est atteint. Le quatrième seuil S4 est strictement supérieur au premier seuil Si et strictement inférieur au deuxième seuil S2. Le quatrième seuil S4 est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. Le quatrième seuil S4 est par exemple de 3500rpm. Il correspond à la vitesse de rotation des parties hautes pressions permettant un bon allumage de la chambre de combustion. Il dépend des conditions aérodynamiques dans la chambre et est donc différent pour chaque modèle de moteur. Il sera généralement compris entre 3000rpm et 6000rpm selon les applications. La commande de changement d'état est par exemple envoyée 214 à la vanne de démarrage 13, lorsque le régime moteur de la turbomachine 100 a atteint un cinquième seuil S5 prédéterminé. Le cinquième seuil S5 est strictement supérieur au premier seuil Si et strictement inférieur au deuxième seuil S2, et le cas échéant strictement supérieur au quatrième seuil S4. Le cinquième seuil S5 est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. Le cinquième seuil S5 est par exemple 8560rpm. Ce cinquième seuil correspond à la désynchronisation du démarreur avec le moteur qui va quant à lui continuer d'accélérer. En effet, certains démarreurs ne supportent pas les grandes vitesses, on déconnecte donc le démarreur lorsqu'il atteint sa limite, pendant le démarrage. Il existe cependant certains démarreurs capables d'amener le moteur bien plus haut en vitesse ; la coupure du démarreur se fait alors une fois le moteur démarré, et le moteur n'accélère plus ensuite. Dans ce cas, on utilise un seuil temporel pour le deuxième seuil S2 et non une valeur de vitesse. Lorsqu'un écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est détecté 21 1 avant l'envoi 214 de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage 13 pour qu'elle se ferme, cet écart doit toujours être détecté, lorsque la commande de changement d'état est effectivement envoyé 214 à la vanne de démarrage 13, pour qu'il soit procédé aux étapes ultérieures de détermination 217 du capteur de position ayant commuté dans le bon sens et de mémorisation 219 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux. Pour cela, l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple mémorisé 212 dès sa détection 21 1 , avant l'envoi 214 de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage 13. L'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple enregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40.
De même, lorsqu'un écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est détectée 215 après l'envoi 214 de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage 13 pour qu'elle se ferme, cet écart doit être toujours présent, lorsque le deuxième seuil S2 est atteint pour qu'il soit procédé à l'étape ultérieure de mémorisation 219 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux. Pour cela, l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple mémorisé 218 dès sa détection 215. L'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 est par exemple enregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40.
Ainsi, la mise en œuvre du procédé 200 ne se poursuit que si l'écart de position entre les capteurs de position 14, 15 est toujours effective, lorsque la commande de changement d'état est envoyée 214 à la vanne de démarrage 13 ou lorsque le deuxième seuil S2 est atteint. Il pourrait par exemple arriver qu'un écart de position soit détecté 21 1 , 215, mais que cet écart disparaisse suite à la commutation du dernier des capteurs de position 14, 15 qui aura seulement été plus lent à commuter.
La mémorisation 219 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux écrase la mémorisation 209 des capteurs de position 14, 15 sain et défectueux qui avait été préalablement effectué lors de l'ouverture de la vanne de démarrage 13.
Le procédé 200 peut en outre comprendre les étapes suivantes de :
- arrêt 220 de la turbomachine 100, par exemple lorsque l'aéronef est au sol ; - diminution 221 du régime moteur de la turbomachine 100 jusqu'à un troisième seuil S3 prédéterminé ;
- lorsque le régime moteur a atteint troisième seuil S3, effacement 222 des données selon lesquelles l'un des capteurs de position 14, 15 est sain et l'autre des capteurs de position 15, 14 est défectueux.
Avantageusement, lorsque le régime moteur a atteint le troisième seuil S3, les données selon lesquelles un ou des écarts de position entre les capteurs de position 14, 15 ont été détectés et/ou les données identifiant le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens et/ou les données selon lesquelles le procédé 200 a effectivement été mis en œuvre sont également effacées 222.
Autrement dit, le procédé 200 est réinitialisé 222 afin de pouvoir être à nouveau mis en œuvre, notamment au prochain vol de l'aéronef. Cela permet d'éviter la prise en compte d'une panne d'écart, alors que le capteur de position 15, 14 considéré défectueux est désormais opérationnel. Cela est par exemple le cas lorsque le capteur de position 15, 14 se débloque de lui-même ou lorsque la vanne de démarrage 13 a été réparée. Cela permet également d'assurer l'interchangeabilité du dispositif de commande 40. Les données selon lesquelles l'un des capteurs de position 14, 15 est sain et l'autre des capteurs de position 15, 14 est défectueux sont par exemple effacées 222 de la mémoire de données 44 du dispositif de commande 40. Il en est de même des données selon lesquelles un ou des écarts de position entre les capteurs de position 14, 15 ont été détectés et/ou des données identifiant le capteur de position 14, 15 ayant commuté dans le bon sens et/ou des données selon lesquelles le procédé 200 a effectivement été mis en œuvre.
Le troisième seuil S3 est par exemple préenregistré dans la mémoire de donnée 44 du dispositif de commande 40. De préférence, lorsque la turbomachine 100 atteint le troisième seuil S3, l'aéronef est au sol. Le troisième seuil S3 est par exemple de 3000rpm. Ce seuil permet d'identifier la fin de la mission de l'avion. Dans cet exemple, on a considéré que suite à une coupure par le pilote, si le régime descend sous les 3000 rpm, alors l'avion est en fin de mission. Ce choix est arbitraire en fonction du retour d'expérience du motoriste. D'autres signaux permettant de définir la fin de mission à prendre en compte par le logiciel peuvent tout à fait être utilisés.
On a représenté à la figure 5 plusieurs courbes représentant un exemple de conditions de fonctionnement de la turbomachine 100 depuis son démarrage jusqu'à son arrêt. Dans cet exemple, comme cela sera détaillé par la suite, un écart de position entre les capteurs de position 14, 15 est détecté après le démarrage de la turbomachine 100.
La première courbe 300 correspond au régime moteur, c'est-à-dire à la vitesse de rotation, de la turbomachine 100.
La deuxième courbe 301 correspond à l'état de la vanne de démarrage 13. Dans cette deuxième courbe 301 , la valeur 0 (zéro) correspond à la position fermée et la valeur 1 (un) correspond à la position ouverte de la vanne de démarrage 13. Les troisième et quatrième courbes 302, 303 correspondent à la position de chacun des capteurs de position 14, 15. Dans ces troisième et quatrième courbes, la valeur 0 (zéro) correspond à la position fermée et la valeur 1 (un) correspond à la position ouverte des capteurs de position 14, 15.
La cinquième courbe 304 correspond à l'état mesuré de la vanne de démarrage 13. Dans cette cinquième courbe 304, la valeur 0 (zéro) correspond à la position fermée et la valeur 1 (un) correspond à la position ouverte de la vanne de démarrage 13.
A un instant T1 , correspondant au début de la phase de démarrage de la turbomachine 100, la commande de changement d'état est envoyée à la vanne de démarrage 13 pour que cette dernière s'ouvre. Les capteurs de position 14, 15 sont tous deux fermés. L'état mesuré de la vanne de démarrage 13 est la position fermée.
Le régime moteur de la turbomachine 100 augmente jusqu'au premier seuil Si qui est atteint à un instant T2.
Entre l'instant T1 et l'instant T2, le premier capteur de position 14 commute en position ouverte, tandis que le deuxième capteur de position 15 reste en position fermée. Dès la commutation du premier capteur de position 14, à l'instant T12, l'écart entre la position du premier et du deuxième capteur de position 14, 15 est détecté, et de préférence mémorisé, et le capteur de position ayant commuté dans le bon sens est déterminé, et de préférence mémorisés, le capteur de position ayant commuté dans le bon sens correspondant ici au premier capteur de position 14. Par défaut, entre l'instant T12 et l'instant T2, un écart de position entre les capteurs de position 14, 15 ayant été détecté, l'état mesuré de la vanne de démarrage 13 est la position ouverte.
Lorsque le premier seuil Si est atteint à l'instant T2, l'écart entre les positions des capteurs de position 14, 15 étant toujours présent, le premier capteur de mesure 14 est mémorisé comme capteur de mesure sain et le deuxième capteur de mesure 15 est mémorisé comme capteur de mesure défectueux. Ainsi, pendant toute la durée du fonctionnement de la turbomachine 100, et plus précisément pendant toute la durée du vol de l'aéronef, l'état de la vanne de démarrage 13 ne sera mesuré que sur la base de la position du premier capteur de position 14.
A un instant T3, la chambre de combustion 105 de la turbomachine 100 est allumée. Autrement dit, l'injection et allumage du combustible dans la chambre de combustion 105 sont initiés à l'instant T3. A cet instant T3, la turbomachine 100 atteint par exemple le quatrième seuil S4.
A un instant T4, par exemple lorsque la turbomachine 100 atteint le cinquième seuil Ss, la commande de changement d'état est envoyée à la vanne de démarrage 13 pour que cette dernière se ferme.
A un instant T5, le premier capteur de position 14 commute en position fermée. L'état mesuré de la vanne de démarrage 13, sur la base seule de la position du premier capteur de position 14, est la position fermée. Il importe peu que le deuxième capteur de position 15 soit en position fermée.
A un instant T6, une ouverture intempestive de la vanne de démarrage 13 intervient. Comme indiqué précédemment, une telle ouverture de la vanne de démarrage 13, pendant le vol de l'aéronef, est particulièrement dangereuse. Le premier capteur de position 14 a commuté en position ouverte, tandis que le deuxième capteur de position 15 est resté en position fermé. Or, comme seule la position du premier capteur de position 14 est considérée comme représentative de l'état de la vanne de démarrage 13, l'état mesuré de la vanne de démarrage 13 est bien la position ouverte. Il importe donc peu qu'un écart de positon entre les capteurs de position 14, 15 soit détecté à l'instant T6, puisque le procédé 200 a déjà permis de déterminer lequel des capteurs de position 14, 15 fournit une information fiable sur l'état de la vanne de démarrage 13. Un message est par exemple envoyé au pilote, par exemple via l'interface utilisateur 47, pour lui signifier que la vanne de démarrage 13 est en positon ouverte et donc en panne.
A un instant T7, la vanne de démarrage 13 se referme d'elle-même. Le premier capteur de position commute alors en position fermé et l'état mesuré de la vanne de démarrage 13, sur la base seule de la position du premier capteur de position 14, est bien la position fermée. Il importe peu que le deuxième capteur de position 15 soit en position fermée.
A un instant T8, la turbomachine 100 est arrêtée afin de diminuer le régime moteur. L'aéronef est par exemple au sol.
A un instant T9, le régime moteur atteint le troisième seuil S3. A cet instant
T9, les données selon lesquelles le premier capteur de position 14 est sain et le deuxième capteur de position 15, 14 est défectueux sont effacées. Il en est de même des écarts de position détectés entre les capteurs de position 14, 15 et de la mise en œuvre effective du procédé 200. Le procédé 200 est donc réinitialisé pour le prochain vol de l'aéronef.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé (200) de gestion d'une panne d'une vanne de démarrage (13) d'un circuit de démarrage (10) d'une turbomachine (100) d'aéronef, ledit circuit de démarrage (10) comprenant un démarreur (1 1 ) et un conduit (12) configuré pour être relié à un dispositif d'alimentation en air sous pression, le conduit (12) comprenant une vanne de démarrage (13) configurée pour changer d'état entre une position fermée dans laquelle elle obture le conduit (12) et une position ouverte dans lequel elle met en communication le dispositif d'alimentation en air sous pression et le démarreur (1 1 ), la vanne de démarrage (13) comprenant deux capteurs de position (14, 15) configurés pour commuter entre une position ouverte lorsque ladite vanne de démarrage (13) est en position ouverte et une position fermée lorsque ladite vanne de démarrage (13) est en position fermée,
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- démarrage (203) de la turbomachine (100), une commande de changement d'état étant envoyée à la vanne de démarrage (13) pour que celle-ci s'ouvre ;
- augmentation (204) du régime moteur de la turbomachine (100) jusqu'à un premier seuil (Si) prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation (204) du régime moteur de la turbomachine (100) :
o si un écart a été détecté (201 ) entre les positions des capteurs de position (14, 15) avant l'étape de démarrage de la turbomachine (100), l'un des capteurs de position (14, 15) étant en position fermée, l'autre des capteurs de position (15, 14) étant en position ouverte, détermination (207) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position (15, 14) étant resté en position ouverte ;
o sinon : ■ détection (205) d'un écart entre les positions des capteurs de position (14, 15), l'un des capteurs de position (14, 15) étant en position fermé, l'autre des capteurs (15, 14) étant en position ouverte ;
■ détermination (207) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte, l'autre capteur de position (15, 14) étant resté en position fermée ;
- lorsque le premier seuil (Si) du régime moteur de la turbomachine (100) est atteint :
o mémorisation (209) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte comme sain et du capteur de position (15, 14) resté en position ouverte ou fermée comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage (13) que sur la base de la position du capteur de position
(14, 15) sain.
2. Procédé (200) selon la revendication 1 , dans lequel il est vérifié, lors de l'initiation du démarrage de la turbomachine (100) ou lorsque la turbomachine (100) a atteint le premier seuil (Si), qu'un écart est toujours détecté entre les positions des capteurs de position (14, 15).
3. Procédé (200) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le régime moteur correspond à la vitesse de rotation d'un arbre haute pression de la turbomachine (100).
4. Procédé (200) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lorsque la turbomachine (100) atteint le premier seuil (Si), une chambre de combustion (105) de la turbomachine (100) n'est pas encore allumée.
5. Procédé (200) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre les étapes de :
- allumage (210) d'une chambre de combustion (105) de la turbomachine (100) ;
- augmentation (213) du régime moteur de la turbomachine (100) jusqu'à un deuxième seuil (S2) prédéterminé ;
- pendant ladite augmentation (213) du régime moteur de la turbomachine (100) :
o envoi (214) d'une commande de changement d'état à la vanne de démarrage (13) pour que celle-ci se ferme ; puis,
o si un écart a été détecté (21 1 ) entre les positions des capteurs de position (14, 15) avant l'étape d'envoi (214) de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage (13), l'un des capteurs de position (14, 15) étant en position fermée, l'autre des capteurs de position (15, 14) étant en position ouverte, détermination (217) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position (15, 14) étant resté en position fermée ;
o sinon :
■ détection (215) d'un écart entre les positions des capteurs de position (14, 15), l'un des capteurs de position (14, 15) étant en position fermé, l'autre des capteurs (15, 14) étant en position ouverte ;
■ détermination (217) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée, l'autre capteur de position (15, 14) étant resté en position ouverte ;
- lorsque le deuxième seuil (S2) du régime moteur de la turbomachine (100) est atteint : o mémorisation (219) du capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position ouverte et la position fermée comme sain et du capteur de position (15, 14) resté en position fermée ou ouverte comme défectueux, de sorte à ne mesurer l'état de la vanne de démarrage (13) que sur la base de la position du capteur de position
(14, 15) sain.
6. Procédé (200) selon la revendication 5, dans lequel il est vérifié, lors de l'envoi de la commande de changement d'état à la vanne de démarrage (13) ou lorsque la turbomachine (100) a atteint le deuxième seuil (S2), qu'un écart est toujours détecté entre les positions des capteurs de position (14, 15).
7. Procédé (200) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le capteur de position (14, 15) ayant commuté entre la position fermée et la position ouverte ou entre la position ouverte et la position fermée est mémorisé (208, 218) après avoir été déterminé (207, 217).
8. Procédé (200) selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant en outre les étapes de :
- arrêt (220) de la turbomachine (100) ;
- diminution (221 ) du régime moteur de la turbomachine (100) jusqu'à un troisième seuil (S3) prédéterminé ;
- lorsque le régime moteur a atteint le troisième seuil (S3), effacement (222) des données selon lesquelles l'un des capteurs de position (14, 15) est sain et l'autre des capteurs de position (15, 14) est défectueux.
9. Circuit de démarrage (10) d'une turbomachine (100) d'aéronef, comprenant :
- un démarreur (1 1 ),
- un conduit (12) configuré pour être relié à un dispositif d'alimentation en air sous pression, le conduit (12) comprenant une vanne de démarrage (13) configurée pour changer d'état entre une position fermée dans laquelle elle obture le conduit
(12) et une position ouverte dans lequel elle met en communication le dispositif d'alimentation en air sous pression et le démarreur (1 1 ), la vanne de démarrage
(13) comprenant deux capteurs de position (14, 15) configurés pour commuter entre une position ouverte lorsque ladite vanne de démarrage (13) est en position ouverte et une position fermée lorsque ladite vanne de démarrage (13) est en position fermée,
- un dispositif de commande (40) configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé (200) de gestion d'une panne de la vanne de démarrage (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un circuit de démarrage (10) selon la revendication 9.
PCT/FR2017/052272 2016-08-25 2017-08-24 Procede de gestion d'une panne de vanne de demarrage d'une turbomachine WO2018037193A1 (fr)

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