FR2946092A1 - Regulation de secours pour helicoptere multimopteurs avec pilotage d'un doseur auxiliaire par un autre moteur - Google Patents

Abstract

Système de régulation du carburant injecté dans la chambre de combustion d'un premier moteur pour un aéronef multimoteur, comportant un doseur principal (1) pour son fonctionnement en mode normal et un doseur auxiliaire (2) pour son fonctionnement en mode secours, les deux doseurs étant montés sur un circuit d'alimentation (3) en carburant, ledit système comprenant en outre un moteur d'actionnement du doseur principal et un moteur d'actionnement du doseur secondaire, un premier calculateur (10) de pilotage en fonctionnement normal du débit de carburant injecté dans le premier moteur par l'intermédiaire dudit doseur principal caractérisé en ce que, en fonctionnement secours, le moteur d'actionnement du doseur auxiliaire est piloté par un module de commande (21) du débit carburant injecté recevant la valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement dudit second moteur en mode normal et la valeur du même paramètre pour le fonctionnement dudit premier moteur dans le mode secours.

Description

Le domaine de la présente invention est celui des moteurs aéronautiques et en particulier celui des turbomachines et de leur système de régulation, qui définit la quantité de carburant injectée dans leur chambre de combustion.

Les turbomachines aéronautiques et en particulier les turbomoteurs d'hélicoptères sont équipés d'un système de régulation qui remplit une pluralité de fonctions plus ou moins complexes. La fonction principale du système de régulation est néanmoins de réguler en vol la poussée dans le cas d'un turboréacteur et la puissance délivrée dans le cas d'un turbomoteur. Sur un hélicoptère la régulation tend à maintenir la vitesse de rotation du rotor de l'hélicoptère à une valeur sensiblement constante. Les systèmes de régulation que l'on rencontre fréquemment aujourd'hui sont des systèmes de régulation électronique munis d'un 15 dispositif de secours manuel. En fonctionnement nominal, la régulation est gérée par un calculateur électronique, du genre FADEC (acronyme anglo-saxon pour calculateur électronique digital à pleine autorité), qui reçoit des signaux provenant de différents capteurs et qui commande différents actionneurs 20 pour réguler automatiquement la puissance délivrée par le moteur, au travers de la commande en position du doseur du carburant injecté. En cas de panne affectant le système de régulation électronique et mettant le calculateur dans l'incapacité de réguler la puissance délivrée par le moteur, le pilote doit, au moyen d'un dispositif manuel de secours, 25 ajuster manuellement la puissance délivrée par le turbomoteur en fonction des besoins engendrés par les manoeuvres de l'hélicoptère (mise de pas, baisse de pas, atterrissage, etc.). La charge de pilotage s'en trouve sensiblement accrue. En effet, le pilote doit régler manuellement à chaque instant le débit du carburant alimentant le turbomoteur. 30 Le dispositif de secours comprend généralement un circuit alternatif de dosage du carburant, dont le débit est adapté par un doseur auxiliaire, afin de couvrir le cas d'un blocage du doseur principal ; il comprend également un système plus ou moins sophistiqué de régulation qui pilote la position de ce doseur auxiliaire et donc la quantité de 35 carburant injecté.

Des dispositifs ont été imaginés pour soulager la tâche du pilote et faciliter le pilotage de l'aéronef en mode secours. On connait ainsi un système de régulation pour appareil monomoteur décrit dans la demande de brevet WO01/48574 qui propose un dispositif basé sur un doseur auxiliaire associé au doseur principal dont il supplée la défaillance, et un système de régulation de secours spécifique qui pilote ce doseur auxiliaire. Les systèmes de régulation existant ont en général été dimensionnés pour pallier un défaut de régulation sur un aéronef monomoteur. Ces systèmes de régulation sont donc relativement sophistiqués pour soulager la tâche du pilote mais se traduisent par un poids et un coût non négligeable. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un système de régulation pour aéronef mufti- moteurs qui ne présente pas certains des inconvénients de l'art antérieur et, en particulier, qui soit extrêmement réduit tant en termes de masse que de volume et qui, de ce fait, soit d'un coût minimum. A cet effet, l'invention a pour objet un système de régulation du carburant injecté dans la chambre de combustion d'un premier moteur pour un aéronef multimoteur, comportant un doseur principal pour son fonctionnement en mode normal et un doseur auxiliaire pour son fonctionnement en mode secours, les deux doseurs étant montés sur un circuit d'alimentation en carburant dudit premier moteur positionné entre une pompe d'alimentation en amont et les injecteurs de ladite chambre de combustion en aval, ledit système comprenant en outre un moteur d'actionnement du doseur principal et un moteur d'actionnement du doseur secondaire, un premier calculateur de pilotage en fonctionnement normal du débit de carburant injecté dans le premier moteur par l'intermédiaire dudit doseur principal caractérisé en ce que, en fonctionnement secours, le moteur d'actionnement du doseur auxiliaire est piloté par un second calculateur de pilotage du débit carburant injecté recevant la valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement dudit second moteur en mode normal et la valeur du même paramètre pour le fonctionnement dudit premier moteur dans le mode secours.

L'utilisation d'un paramètre d'un moteur sain comme référence pour le moteur en panne permet de simplifier la réalisation du boîtier de régulation de secours et de le rendre léger et bon marché. Préférentiellement ledit second calculateur asservit la valeur 5 dudit paramètre du premier moteur sur celle dudit paramètre du second moteur. La réalisation du boîtier en est encore facilitée puisqu'il ne comporte plus qu'un simple asservissement d'un paramètre sur un autre. Dans un mode particulier de réalisation ledit second calculateur 10 est intégré dans le premier calculateur de fonctionnement en mode normal dudit second moteur. Avantageusement ledit paramètre de fonctionnement est la vitesse de rotation desdits moteurs. De façon préférentielle le passage en mode secours est autorisé 15 par un signal d'alerte émis par le premier calculateur dudit premier moteur. De façon encore plus préférentielle le passage en mode secours est autorisé par une action du pilote consécutive à l'émission dudit signal d'alerte par ledit premier calculateur. 20 Dans un mode particulier de réalisation le circuit d'alimentation est constitué par une branche principale sur laquelle est positionné le doseur principal et une branche auxiliaire sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire, le doseur auxiliaire obturant complètement la branche auxiliaire en fonctionnement normal. 25 Dans un autre mode particulier de réalisation le circuit d'alimentation est constitué par une branche principale sur laquelle est positionné le doseur principal et une branche auxiliaire sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire, la course du doseur auxiliaire interférant avec la branche principale de façon à permettre une réduction du débit 30 autorisé par le doseur principal sur cette branche. Dans un autre mode de réalisation le circuit d'alimentation est constitué par une branche principale sur laquelle est positionné le doseur principal et une branche auxiliaire sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire, la course du doseur auxiliaire interférant avec la branche 35 auxiliaire de façon à permettre une augmentation du débit par rapport au débit autorisé par le doseur principal sur la branche principale.

L'invention concerne également un calculateur de pilotage du débit carburant pour moteur d'aéronef multimoteur, apte à piloter le moteur d'actionnement du doseur auxiliaire dudit moteur, ledit moteur étant équipé d'un système de régulation tel que décrit ci-dessus.

Elle concerne enfin un moteur pour aéronef multimoteur équipé d'un système de régulation tel que décrit ci-dessus et un aéronef multimoteur équipé d'au moins un tel moteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de contrôle du dosage carburant avec doseur principal et doseur auxiliaire ; - la figure 2 est un schéma de principe, selon un mode de réalisation de l'invention, du pilotage du doseur auxiliaire d'un premier moteur par le calculateur d'un autre moteur.

En se référant à la figure 1, on voit un dispositif de dosage du débit d'alimentation en carburant d'un moteur d'aéronef comprenant un doseur principal 1 et un doseur auxiliaire 2, montés tous deux sur un circuit d'alimentation 3 positionné entre une pompe d'alimentation en amont et les injecteurs d'une chambre de combustion en aval (non représentés). Le doseur principal 1 est actionné par un moteur d'actionnement, par exemple du type pas à pas, 4 qui reçoit ses instructions d'un premier calculateur 10, représenté sur la figure 2. Dans d'autres modes de réalisation l'actionneur du dosage principal du carburant n'est pas de type moteur pas à pas mais est réalisé sous la forme, par exemple, d'une servovanne. Un capteur 5 assure une recopie de la position du doseur principal 1 et la transmet au premier calculateur 10. La position du doseur auxiliaire 2 est elle aussi commandée par un moteur d'actionnement (non représenté).

Le circuit 3 d'alimentation en carburant se sépare en amont des deux doseurs en deux branches, une branche principale 31 assurant en fonctionnement normal l'alimentation en carburant et sur laquelle est placé le doseur principal 1, et une branche auxiliaire 32 sur laquelle est placé le doseur auxiliaire 2. En fonctionnement normal le doseur auxiliaire 2 referme complètement la branche auxiliaire 32 et laisse entièrement ouvert la branche principale 31, laissant ainsi au doseur principal 1 la pleine autorité pour réguler le débit de carburant. Le doseur auxiliaire est positionné de telle sorte qu'il puisse également agir sur le circuit principal, en obturant plus ou moins la branche principale 31, en plus de son action de régulation sur le débit de carburant dans la branche auxiliaire 32. Lorsque le doseur principal est bloqué dans une position trop ouverte le doseur auxiliaire est déplacé devant la branche principale 31 pour réduire le débit de carburant injecté. A contrario si le doseur principal est bloqué dans une position trop fermée le doseur auxiliaire se retire et laisse passer une quantité supplémentaire de carburant par l'intermédiaire de la branche auxiliaire 32. Un circuit de retour 33, associé à un régulateur d'écart de pression 6, complète le dispositif, d'une façon connue de l'homme du métier.

En se référant maintenant à la figure 2 on voit le circuit d'alimentation en carburant 3 d'un premier moteur, sur lequel sont montés les doseurs principal 1 et auxiliaire 2. La position du doseur principal est commandée, en fonctionnement normal, par le premier calculateur 10, monté sur le premier moteur, qui lui envoie sa consigne par une première liaison filaire 11. Un second moteur est équipé de façon analogue avec un circuit d'alimentation en carburant et des doseurs principal et auxiliaire, non représentés. Ce second moteur possède un second calculateur 20, qui pilote le débit de carburant injecté dans sa chambre de combustion par l'intermédiaire de son doseur principal. Ce second calculateur 20 comporte un module de commande 21 destiné à piloter le doseur auxiliaire 2 du premier moteur dans le cas d'une panne du calculateur 10 du premier moteur. A cette fin une liaison de commande auxiliaire 22 relie le second calculateur 20 au moteur d'actionnement du doseur auxiliaire du premier moteur et in fine au doseur auxiliaire 2. Pour assurer cette fonction de régulation du premier moteur en cas de panne du premier calculateur 10, le second calculateur 20 reçoit une information sur la vitesse de rotation du premier moteur par une liaison intercalculateurs 25. Dans le cas d'une panne conduisant au blocage du doseur principal associé 1, détectée par exemple grâce au capteur de recopie 5, le premier calculateur 10 envoie un signal de panne vers le pilote grâce à une seconde liaison filaire 12. Ce signal de panne entraîne également la fermeture d'un premier interrupteur 23 positionné sur la liaison 22 reliant le second calculateur 20 au doseur auxiliaire 2 du premier moteur. Le pilote a également à sa disposition un second interrupteur, dit interrupteur pilote 24, placé en série avec le premier interrupteur, qui lui permet après avoir confirmé la panne, de fermer la liaison de commande auxiliaire 22 et ainsi d'autoriser le pilotage du doseur auxiliaire par le calculateur 20 du second moteur. Un dispositif analogue est, bien évidemment, mis en place sur le second moteur pour assurer le pilotage en secours du second moteur par le calculateur 10 du premier, dans le cas d'une panne du second calculateur 20. On va maintenant décrire le fonctionnement d'un dispositif de régulation selon l'invention.

En fonctionnement normal les interrupteurs 23 et 24 sont ouverts et le doseur auxiliaire 2 est dans la position représentée sur la figure 1, c'est-à-dire qu'il laisse la branche principale 31 entièrement libre et qu'il obture complètement la branche auxiliaire 32. Le régime du moteur est alors commandé par le premier calculateur 10 qui régule la position du doseur principal 1 par son moteur pas à pas 4. Les consignes fournies par le second calculateur 20 et son module de commande 21 au doseur auxiliaire 2 sont ignorées car elles sont arrêtées par les interrupteurs 23 et 24. Lorsque le premier calculateur constate que sa régulation est en panne, il fige la position du moteur pas à pas 4 du doseur principal 1 sur une position quelconque, et transmet, par la seconde liaison filaire 12, un signal au pilote l'avertissant de ladite panne. Le doseur est alors figé dans une position quelconque, qui peut être différente de sa position courante à la déclaration de la panne. Simultanément le premier calculateur autorise le pilotage du doseur auxiliaire 2 par le second calculateur 20 en refermant le premier interrupteur 23. Le pilote, s'il confirme la panne, referme l'interrupteur pilote 24, autorisant à son tour le pilotage du doseur auxiliaire 2 par le second calculateur 20. Cette confirmation n'a pas d'utilité sur le plan fonctionnel dans le mode secours mais sert à éviter des déclenchements intempestifs du dispositif de secours sur des fausses alarmes. Le second calculateur 20 reçoit l'information sur la vitesse de rotation du premier moteur par l'intermédiaire de la liaison intercalculateurs 25 et, par le module de commande 21, envoie sur la liaison de commande auxiliaire 22 des instructions au moteur d'actionnement du doseur auxiliaire 2 pour qu'il déplace ce dernier dans un sens ou dans l'autre jusqu'à aligner la vitesse de rotation du premier moteur sur celle du second. Dans des modes de réalisation alternatifs il est possible de choisir un ou plusieurs autres paramètres, différents de la vitesse de rotation, pour aligner ceux du moteur en panne sur le moteur sain. Les avantages apportés par l'invention peuvent se résumer comme suit : La redondance d'un calculateur en panne s'effectue avec très peu d'électronique supplémentaire ; il suffit d'un module faisant varier la position du doseur auxiliaire pour asservir la vitesse de rotation mesurée sur le moteur en panne à celle du moteur sain qui est par ailleurs déjà acquise par le calculateur. La solution préconisée présente une excellente ségrégation entre la voie principale et la voie auxiliaire, ce qui exclut la possibilité de 25 perte des deux régulations sur une simple panne. La réalisation est extrêmement simple à effectuer. Il est possible d'appliquer le même principe de fonctionnement pour une régulation de secours d'un aéronef monomoteur, dans le but de couvrir le cas d'un blocage du doseur principal ; ceci suppose toutefois 30 que le calculateur reste en état de fonctionnement. Dans ce cas le calculateur est passé en mode secours à la suite d'une action du pilote qui détecte un blocage de son régime moteur ; le calculateur régule ensuite le moteur par une action directe sur le moteur pas à pas du doseur auxiliaire et utilise le doseur auxiliaire 2 en lieu et place du doseur principal 1.

35 Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Système de régulation du carburant injecté dans la chambre de combustion d'un premier moteur pour un aéronef multimoteur comprenant ledit premier moteur et au moins un second moteur, ledit premier moteur comportant un doseur principal (1) pour son fonctionnement en mode normal et un doseur auxiliaire (2) pour son fonctionnement en mode secours, les deux doseurs étant montés sur un circuit d'alimentation (3) en carburant positionné entre une pompe d'alimentation en amont et les injecteurs de ladite chambre de combustion en aval, ledit système comprenant en outre un moteur d'actionnement (4) du doseur principal, un moteur d'actionnement du doseur secondaire et un premier calculateur (10) de pilotage en fonctionnement normal du débit de carburant injecté dans le premier moteur par l'intermédiaire dudit doseur principal (1) caractérisé par le fait que, en fonctionnement secours, le moteur d'actionnement du doseur auxiliaire est piloté par un module de commande (21) du débit carburant injecté recevant la valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement dudit second moteur en mode normal et la valeur du même paramètre pour le fonctionnement dudit premier moteur dans le mode secours.
2. 2. Système de régulation selon la revendication 1 dans lequel ledit module de commande (21) asservit la valeur dudit paramètre du premier moteur sur celle dudit paramètre du second moteur.
3. 3. Système de régulation selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le second moteur comporte un second calculateur (20) de fonctionnement en mode normal et dans lequel ledit module de commande (21) est intégré dans ledit second calculateur.
4. 4. Système de régulation selon l'une des revendications 1 à 3 30 dans lequel ledit paramètre de fonctionnement est la vitesse de rotation desdits moteurs.
5. 5. Système de régulation selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le passage en mode secours est autorisé par un signal d'alerte émis par le premier calculateur (10) dudit premier moteur. 35
6. 6. Système de régulation selon la revendication 5 dans lequel le passage en mode secours est autorisé par une action du piloteconsécutive à l'émission dudit signal d'alerte par ledit premier calculateur.
7. 7. Système de régulation selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel le circuit d'alimentation (3) est constitué par une branche principale (31) sur laquelle est positionné le doseur principal (1) et une branche auxiliaire (32) sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire (2), le doseur auxiliaire (2) obturant complètement la branche auxiliaire (32) en fonctionnement normal.
8. 8. Système de régulation selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le circuit d'alimentation (3) est constitué par une branche principale (31) sur laquelle est positionné le doseur principal (1) et une branche auxiliaire (32) sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire (2), la course du doseur auxiliaire (2) interférant avec la branche principale (31) de façon à permettre une réduction du débit autorisé par le doseur principal (1) sur cette branche.
9. 9. Système de régulation selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel le circuit d'alimentation (3) est constitué par une branche principale (31) sur laquelle est positionné le doseur principal (1) et une branche auxiliaire (32) sur laquelle est positionné le doseur auxiliaire (2), la course du doseur auxiliaire (2) interférant avec la branche auxiliaire (32) de façon à permettre une augmentation du débit par rapport au débit autorisé par le doseur principal (1) sur la branche principale (31).
10. 10. Calculateur de pilotage du débit carburant (21) pour moteur d'aéronef multimoteur, apte à piloter le moteur d'actionnement du doseur auxiliaire (2) dudit moteur, ledit moteur étant équipé d'un système de régulation selon l'une des revendications 1 à 9.
11. 11. Moteur pour aéronef multimoteur équipé d'un système de régulation selon l'une des revendications 1 à 9.
12. 12. Aéronef multimoteur équipé d'au moins un moteur selon 30 la revendication précédente.