FR2880328A1 - On-board oxygen generating system operation verifying method for e.g. cargo aircraft, involves deducting information about operation of oxygen generating system from result obtained by controlling one sub-component of system - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé permettant la vérification ou leThe present invention relates to a method for checking or
contrôle du bon fonctionnement d'un système de concentration d'oxygène control of the proper functioning of an oxygen concentration system
embarqué de type OBOGS pour aéronefs, en particulier pour avions de ligne de type gros-porteurs ou très gros-porteurs à long rayon d'action, mais aussi pour avions de transports et/ou militaires, lequel ne nécessite pas de faire fonctionner le système de concentration d'oxygène embarqué pour effectuer cette vérification. OBOGS-type aircraft type aircraft, in particular for long-haul or very wide-body airliners with a long radius of action, but also for transport and / or military aircraft, which does not need to make the system work. onboard oxygen concentration to perform this check.
Actuellement, l'envoi d'oxygène gazeux aux pilotes et aux passagers d'un avion de ligne commercial civil se fait en cas de décompression de la cabine de l'avion, alors que son envoi uniquement aux pilotes se fait dans le cas d'une protection contre les fumées et autres gaz toxiques, ou préalablement à une croisière à haute altitude. Currently, the sending of gaseous oxygen to pilots and passengers of a civilian commercial airliner is done in case of decompression of the cabin of the aircraft, whereas its sending only to the pilots is done in the case of protection against smoke and other toxic gases, or prior to a cruise at high altitude.
Par ailleurs, les pilotes d'avions d'armes militaires ont besoin d'une alimentation permanente en oxygène, pendant leurs missions en vol. Il en va de même pour les équipages d'avions de transport tactiques militaires et d'hélicoptères, lors de certaines missions spécifiques. In addition, pilots of military weapons planes need a permanent supply of oxygen during their flight missions. The same is true for military tactical transport aircraft and helicopter crews during certain specific missions.
Or, les contraintes imposées par l'environnement aéronautique conduisent à concevoir des équipements les plus légers possibles et capables de fournir la plus grande quantité d'oxygène possible avec une autonomie importante, ce qui engendre, par conséquent, une logistique la plus réduite possible. However, the constraints imposed by the aviation environment lead to the design of the lightest equipment possible and able to provide the largest amount of oxygen possible with significant autonomy, which generates, therefore, a logistics as small as possible.
Dans les avions de chasse modernes, le ou les pilotes sont alimentés en permanence par un système de génération d'oxygène embarqué, couramment appelé OBOGS (pour On-Board Oxygen Generating System), utilisant la technologie de séparation des gaz de l'air par tamis moléculaires de type zéolite. In modern fighter planes, the pilot (s) are continuously supplied by an onboard oxygen generation system, commonly called OBOGS (for On-Board Oxygen Generating System), using the technology of separation of air gases by molecular sieves of zeolite type.
Le document EP-A-391607 décrit ainsi un système de concentration d'oxygène de type OBOGS utilisable pour alimenter les membres d'équipages d'un avion mettant en oeuvre un adsorbant de type tamis moléculaire. The document EP-A-391607 thus describes an OBOGS-type oxygen concentration system that can be used to feed the crew members of an aircraft employing a molecular sieve adsorbent.
D'autres systèmes de type OBOGS sont aussi décrits par les documents US-A-4,651,728 et EP-A-364283. Other OBOGS type systems are also described by US-A-4,651,728 and EP-A-364283.
Par contre, dans les avions civils, l'apport d'oxygène gazeux aux passagers et pilotes est habituellement assuré par des récipients d'oxygène sous pression, en particulier sur les avions de type grosporteurs, ou par des générateurs d'oxygène chimiques, en particulier sur les avions de type moyens-courriers. On the other hand, in civil airplanes, the supply of gaseous oxygen to passengers and pilots is usually provided by pressurized oxygen containers, in particular on big-carrier airplanes, or by chemical oxygen generators, in particular particularly on medium-haul aircraft.
Actuellement, ces systèmes civils de production d'oxygène sont conçus et dimensionnés pour assurer l'approvisionnement des passagers en oxygène, pendant une durée de l'ordre de 30 minutes, essentiellement à la suite d'une perte de pressurisation de la cabine. Currently, these civil oxygen production systems are designed and sized to ensure the supply of oxygen passengers, for a period of about 30 minutes, mainly following a loss of pressurization of the cabin.
Or, à l'instar des avions d'armes, il est maintenant envisagé d'équiper les nouveaux avions de ligne, notamment les très gros-porteurs à long rayon d'action, ainsi que les avions d'affaires, de systèmes embarqués de type OBOGS à tamis moléculaire adsorbant. However, like the weapons planes, it is now envisaged to equip the new airliners, including the very large wide-area long-range aircraft, as well as business aircraft, embedded systems. OBOGS type adsorbent molecular sieve.
A ce titre, on peut se reporter notamment au document EP-A-1358911 qui propose d'utiliser des zéolites X échangées au lithium en tant qu'adsorbant pour système de type OBOGS. As such, reference can be made in particular to EP-A-1358911 which proposes using lithium exchanged X zeolites as an adsorbent for OBOGS type system.
En effet, une utilisation d'un système de type OBOGS à tamis moléculaire par rapport au stockage d'oxygène en récipients de gaz présente l'avantage d'un gain de masse, lorsque les temps d'utilisation dépassent typiquement les 30 minutes, comme c'est fréquemment le cas, lors des déroutements d'avions qui sont prévus sur de nouvelles routes aériennes rallongées, mais conduisent aussi à une logistique beaucoup plus réduite et à une autonomie de fonctionnement illimitée. Indeed, a use of a molecular sieve OBOGS type system with respect to oxygen storage in gas containers has the advantage of a saving in mass, when the use times typically exceed 30 minutes, such as this is frequently the case when aircraft are being diverted on new, longer air routes, but also lead to much smaller logistics and unlimited operating autonomy.
Toutefois, un problème existant se posant de manière récurrente est celui de la vérification préventive du bon fonctionnement de ces systèmes de génération d'oxygène de type OBOGS. However, an existing problem is recurrently that of the preventive verification of the proper functioning of these OBOGS type oxygen generation systems.
En effet, la mise en service du concentrateur d'oxygène, lorsque l'avion est au sol, nécessite l'utilisation additionnelle d'un compresseur d'air et éventuellement d'une pompe à vide si on veut tester le système dans une configuration voisine des conditions opératoires usuelles, ainsi que le raccordement de cette ou ces machines aux réseaux d'alimentation et d'évacuation de l'azote gazeux résiduaire de le l'aéronef et il faut donc prévoir, en sortie du système OBOGS, d'avoir une vanne dont la fonction de purge permet de ventiler la production d'oxygène à l'extérieur de l'avion plutôt que dans la ligne de distribution du circuit oxygène de l'avion, cette ligne de purge étant habituellement raccordée à la ligne d'échappement, c'est-à-dire d'azote, du système OBOGS pour éviter d'avoir à percer plusieurs orifices clans le fuselage de l'avion. Indeed, the commissioning of the oxygen concentrator, when the aircraft is on the ground, requires the additional use of an air compressor and possibly a vacuum pump if we want to test the system in a configuration. similar to the usual operating conditions, as well as the connection of this or these machines to the supply and exhaust networks of the waste nitrogen gas of the aircraft and it is therefore necessary to provide, at the output of the OBOGS system, to have a valve whose purge function enables the oxygen production to be ventilated outside the aircraft rather than in the distribution line of the oxygen circuit of the airplane, this purge line being usually connected to the line of exhaust, that is to say nitrogen, the OBOGS system to avoid having to drill several orifices in the fuselage of the aircraft.
En effet, en vol, l'air d'alimentation est prélevé sur l'air comprimé par le réacteur de l'avion et le résiduaire d'azote gazeux est directement évacué à l'extérieur de l'avion du fait du vide extérieur régnant en altitude. Indeed, in flight, the supply air is taken from the compressed air by the reactor of the aircraft and the nitrogen gas waste is directly discharged outside the aircraft due to the external vacuum prevailing altitude.
On comprend immédiatement qu'appliquer une telle procédure au sol n'est pas ou difficilement possible et que, dès lors, toute vérification préventive du système OBOGS réalisée au sol est coûteuse en temps et en moyens à mettre en oeuvre et ce, d'autant plus, lorsqu'elle doit se faire fréquemment. It is immediately understood that applying such a procedure on the ground is not or hardly possible and that, therefore, any preventive verification of the OBOGS system carried out on the ground is costly in terms of time and means to implement and all this more, when it must be done frequently.
Une solution simple consisterait alors à ne vérifier le système de production d'oxygène de type OBOGS uniquement lorsque l'avion est en vol. Or, on comprend aisément que procéder de cette façon à aussi un certain nombre d'inconvénients, voire présente des risques non-négligeables, notamment puisque: - le contrôle se fait obligatoirement a posteriori, c'est-à-dire après décollage, et peut dès lors nécessiter un atterrissage préventif, voire d'urgence, en cas de détection d'un mauvais fonctionnement du système OBOGS, - le test de fonctionnement consomme de la puissance du fait d'un prélèvement d'une fraction de l'air comprimé aux réacteurs, - la mise en service crée une nuisance sonore pour les passagers, et - elle ajoute une tâche supplémentaire à l'équipage dans une phase déjà bien occupée. A simple solution would be to check the OBOGS-type oxygen system only when the aircraft is in flight. However, it is easy to understand that this way also has a certain number of disadvantages, or even presents non-negligible risks, in particular since: the control is necessarily a posteriori, that is to say after take-off, and may therefore require a preventive landing, or even an emergency, in case of detection of a malfunction of the OBOGS system, - the operating test consumes power due to a removal of a fraction of the compressed air to reactors, - putting into service creates a noise nuisance for passengers, and - it adds an additional task to the crew in an already busy phase.
Le problème qui se pose dans ce contexte est dès lors de proposer un procédé simple à mettre en oeuvre, notamment au sol, et permettant la vérification et le contrôle du bon fonctionnement d'un système de concentration d'oxygène embarqué de type OBOGS pour aéronefs, en particulier pour avions de ligne de type gros-porteurs ou très grosporteurs à long rayon d'action, mais aussi pour avions de transports et/ou militaires, lequel ne nécessite pas de faire fonctionner le système de concentration d'oxygène embarqué pour effectuer cette vérification, de manière à diminuer la fréquence des vérifications opérées en vol, voire de les supprimer si la période entre deux vérifications est de quelques mois et rend possible l'utilisation de machines extérieures à l'aéronef, tels des compresseur d'air ou des pompes à vide. The problem that arises in this context is therefore to propose a simple method to implement, especially on the ground, and for the verification and control of the proper functioning of an OBOGS type aircraft oxygen concentration system for aircraft , in particular for long-range airliners or very large long-range airliners, but also for transport and / or military aircraft, which does not require operating the onboard oxygen concentration system to perform this verification, so as to reduce the frequency of checks carried out in flight, or even to delete them if the period between two checks is a few months and makes possible the use of machines outside the aircraft, such as air compressor or vacuum pumps.
La solution de l'invention est alors un procédé de vérification du fonctionnement d'un système de production d'oxygène de type OBOGS embarqué 5 sur un aéronef mettant en oeuvre au moins les sous-éléments suivants: un concentrateur d'oxygène contenant au moins un adsorbant permettant de produire de l'oxygène à partir d'air par adsorption préférentielle de l'azote sur ledit adsorbant, - un calculateur gérant le concentrateur d'oxygène, - un capteur de pression et/ou de température relié au calculateur, - un analyseur d'oxygène, et - une ou plusieurs vannes agencée(s) en amont, c'est-à-dire du côté de l'entrée, et/ou en aval, c'est-à-dire du côté de la sortie, du concentrateur d'oxygène, caractérisé en ce que: a) on réalise au moins un contrôle d'au moins un desdits sous -éléments choisis parmi le capteur de pression et/ou de température, l'analyseur d'oxygène, le calculateur gérant le concentrateur, la vanne et l'adsorbant, et b) on déduit du résultat obtenu à l'étape a), une information de 20 fonctionnement du système de production d'oxygène embarqué de type OBOGS. The solution of the invention is then a method for verifying the operation of an OBOGS type oxygen production system embarked on an aircraft using at least the following sub-elements: an oxygen concentrator containing at least an adsorbent for producing oxygen from air by preferential adsorption of nitrogen on said adsorbent, a calculator managing the oxygen concentrator, a pressure and / or temperature sensor connected to the computer, an oxygen analyzer, and - one or more valves arranged upstream, that is to say on the input side, and / or downstream, that is to say on the side of the outlet, of the oxygen concentrator, characterized in that: a) at least one control of at least one of said sub-elements selected from the pressure and / or temperature sensor, the oxygen analyzer, the calculator managing the concentrator, the valve and the adsorbent, and b) one deduces from the result was obtained in step a), an operating information of the OBOGS-type onboard oxygen production system.
Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le contrôle de fonctionnement du capteur de pression et/ou de température comprend les étapes de: i) détecter un signal donné délivré par le capteur à contrôler, ii) comparer la valeur du signal délivré avec une valeur attendue ou souhaitée, et ii) déduire de la comparaison de l'étape ii) un état de fonctionnement dudit capteur. Depending on the case, the method of the invention may comprise one or more of the following characteristics: the operating control of the pressure and / or temperature sensor comprises the steps of: i) detecting a given signal delivered by the sensor to be tested, ii) comparing the value of the delivered signal with an expected or desired value, and ii) inferring from the comparison of step ii) an operating state of said sensor.
- le contrôle de fonctionnement de l'analyseur d'oxygène comprend les étapes de: i') mesurer une valeur de teneur en oxygène au moyen de l'analyseur dans un gaz ou mélange gazeux contenant une teneur connue d'oxygène, ii') comparer la valeur de teneur en oxygène mesurée à l'étape i') avec la valeur de teneur en oxygène attendue, et iii') déduire de la comparaison de l'étape ii') un état de fonctionnement de l'analyseur. the operation control of the oxygen analyzer comprises the steps of: measuring an oxygen content value by means of the analyzer in a gas or gas mixture containing a known oxygen content, ii ') compare the oxygen content value measured in step i ') with the expected oxygen content value, and iii') deduce from the comparison of step ii ') an operating state of the analyzer.
- les étapes a) et b) sont mises en oeuvre lorsque le système OBOGS est arrêté. steps a) and b) are implemented when the OBOGS system is stopped.
- à l'étape a), on réalise un contrôle de plusieurs des sous- éléments du système OBOGS choisis parmi le capteur de pression et/ou de température, l'analyseur d'oxygène, le calculateur gérant le concentrateur, la vanne et l'adsorbant. in step a), a number of OBOGS sub-elements selected from the pressure and / or temperature sensor, the oxygen analyzer, the calculator managing the concentrator, the valve and adsorbent.
- la vérification de fonctionnement est opérée lorsque l'aéronef est en vol ou posé sur le sol, de préférence lorsqu'il est posé sur le sol. - the operation check is carried out when the aircraft is in flight or placed on the ground, preferably when it is placed on the ground.
- la vérification de fonctionnement est opérée de manière périodique ou continue. - the functional verification is carried out periodically or continuously.
- la ou les vannes sont des vannes motorisées électriquement. the valve or valves are electrically powered valves.
- le contrôle de fonctionnement de l'adsorbeur se fait par contrôle du taux d'humidité de l'adsorbant, de préférence au moyen d'un capteur d'humidité ou 20 d'un hygromètre. the operation of the adsorber is controlled by controlling the moisture content of the adsorbent, preferably by means of a humidity sensor or a hygrometer.
- l'adsorbant est une zéolite, de préférence une zéolite de type X. L'invention porte aussi sur un système de vérification du fonctionnement d'un équipement embarqué de production d'oxygène (OBOGS) pour aéronef mettant en oeuvre au moins un concentrateur d'oxygène contenant au moins un adsorbant permettant de produire de l'oxygène à partir d'air par adsorption préférentielle de l'azote sur ledit adsorbant, comprenant au moins: - des premier moyens de contrôle d'au moins un capteur de pression et/ou température, - des deuxième moyens de contrôle de l'analyseur d'oxygène, - des troisième moyens de contrôle du calculateur gérant le concentrateur, - des quatrième moyens de contrôle d'au moins une vanne, et/ou - des cinquième moyens de contrôle de l'adsorbant. the adsorbent is a zeolite, preferably an X-type zeolite. The invention also relates to a system for verifying the operation of an aircraft oxygen generating equipment (OBOGS) using at least one concentrator oxygen composition containing at least one adsorbent for producing oxygen from air by preferential adsorption of nitrogen on said adsorbent, comprising at least: first means for controlling at least one pressure sensor and / or temperature, - second control means of the oxygen analyzer, - third control means of the calculator managing the concentrator, - fourth control means of at least one valve, and / or - fifth means controlling the adsorbent.
Plus précisément, l'analyse des causes de défaillance d'un système de type OBOGS a conduit les inventeurs de la présente invention à retenir cinq points devant faire l'objet d'un contrôle particulier et ce, prenant en compte les caractéristiques particulières de ce type d'unités embarquées, à savoir que le vide est physique en altitude et que l'air comprimé n'est pas fourni par une machine dédiée mais par le réseau d'air comprimé au sein des réacteurs. More specifically, the analysis of the causes of failure of an OBOGS type system has led the inventors of the present invention to select five points to be subject to a particular control and this, taking into account the particular characteristics of this type of units on board, namely that the vacuum is physical at altitude and that the compressed air is not supplied by a dedicated machine but by the compressed air network within the reactors.
Plus précisément, les cinq points devant faire l'objet d'un contrôle de bon fonctionnement selon l'invention sont: - le ou les capteurs de pression et/ou de température. En effet, ces 10 capteurs placés en amont du concentrateur servent de vérification des conditions d'air comprimé reçu par le système. More precisely, the five points to be checked according to the invention are: - the pressure sensor (s) and / or temperature sensor (s). Indeed, these sensors placed upstream of the concentrator serve to verify the conditions of compressed air received by the system.
- l'analyseur d'oxygène. Ce capteur placé en aval du concentrateur sert de vérification du bon enrichissement en oxygène du gaz produit par le système OBOGS. - the oxygen analyzer. This sensor placed downstream of the concentrator serves to verify the good oxygen enrichment of the gas produced by the OBOGS system.
- le calculateur gérant le concentrateur et les autres organes électromécaniques, - la ou les vannes incluant les distributeurs de chaque concentrateur ainsi que la vanne de purge et de régulation de sortie du système, et - l'état de l'adsorbant, plus particulièrement de la zéolite adsorbant 20 préférentiellement l'azote de l'air pour produire un flux riche en oxygène gazeux. the computer managing the concentrator and the other electromechanical devices, the valve or valves including the distributors of each concentrator and the outlet purge and regulation valve of the system, and the state of the adsorbent, more particularly the the zeolite adsorb 20 preferably nitrogen from the air to produce a flow rich in gaseous oxygen.
L'ensemble de ces composants est représenté la Figure 1 qui est un schéma de principe d'un système OBOGS selon l'invention. All of these components are shown in Figure 1 which is a block diagram of an OBOGS system according to the invention.
Sur la Figure 1, on voit un système OBOGS selon l'invention comportant une entrée 1 d'air comprimé, par exemple de l'air issu des moteurs, dont la température est mesurée par les capteurs de température 2 et 3 redondants et alimentant une vanne d'entrée 4. Cette vanne 4 d'entrée est de type à trois position: régulante, fermée et drain. En position de régulation, on mesure la pression régulée par les capteurs de pression redondants 5 et 6. FIG. 1 shows an OBOGS system according to the invention comprising an inlet 1 of compressed air, for example air coming from the engines, the temperature of which is measured by the redundant temperature sensors 2 and 3 and feeding a inlet valve 4. This inlet valve 4 is of three-position type: regulating, closed and drain. In the regulation position, the pressure regulated by the redundant pressure sensors 5 and 6 is measured.
L'air est ensuite dirigé au travers d'un filtre d'entrée 7 avant d'être distribué, via un jeu de vannes de distribution 8 et d'élution 9, dans l'un ou l'autre des deux adsorbeurs 50, lesquels fonctionnent de manière alternée, c'est-à-dire que l'un est en phase d'adsorption, pendant que l'autre est en phase de régénération. The air is then directed through an inlet filter 7 before being distributed, via a set of distribution valves 8 and elution valves 9, into one or the other of the two adsorbers 50, which operate alternately, that is to say that one is in the adsorption phase, while the other is in the regeneration phase.
En sortie des adsorbeurs 50, le gaz enrichi en oxygène passent au travers des clapets anti-retour 12, 13 et du filtre de sortie 14. At the outlet of the adsorbers 50, the oxygen-enriched gas passes through the non-return valves 12, 13 and the outlet filter 14.
La pression du gaz de sortie est mesurée par des capteurs 15, 16 redondants et la concentration du gaz par des analyseurs redondants 17, 18. Une partie de l'air enrichi en oxygène peut aussi être envoyé vers la cabine 20 via une ligne de convoyage appropriée. The outlet gas pressure is measured by redundant sensors 15, 16 and the concentration of the gas by redundant analyzers 17, 18. Part of the oxygen enriched air can also be sent to the cabin 20 via a conveyor line appropriate.
La vanne de sortie 19 assure la distribution du gaz vers les masques 30 ou bien sa mise à l'air libre 10 via une ligne d'échappement 21 appropriée. The outlet valve 19 distributes the gas to the masks 30 or venting it through an appropriate exhaust line 21.
La surveillance et le pilotage du système se fait par le biais d'un calculateur 25 gérant le concentrateur d'oxygène. Monitoring and control of the system is done through a calculator 25 managing the oxygen concentrator.
Le calculateur permet aussi de relayer les informations relatives à I'OBOGS, telles que performances, pannes etc..., à d'autres calculateurs de niveau supérieur de l'avion, tel les calculateurs de maintenance, d'alimentation en air, d'affichage en cabine etc... The calculator also makes it possible to relay the information relating to the OBOGS, such as performances, failures, etc., to other higher-level computers of the aircraft, such as the maintenance, air supply, maintenance computers. display in cabin etc ...
La Figure 2 illustre, de manière plus précise, le cheminement de l'air dans des adsorbeurs 50 de la Figure 1, lesquels contiennent chacun un lit d'adsorbant zéolitique 51. Figure 2 illustrates, more precisely, the flow of air in adsorbers 50 of Figure 1, each of which contains a zeolitic adsorbent bed 51.
L'air comprimé du côté de l'entrée est distribué au travers (sens des flèches) d'un fond à nervures ouvertes 52 avant de passer au travers du lit 51 de 20 particules de zéolite. The inlet side compressed air is dispensed through (arrow direction) an open rib bottom 52 before passing through the bed 51 of zeolite particles.
En tête d'adsorbeur, l'air enrichi en oxygène est collecté au niveau du volume mort 53 de chaque adsorbeur 50 et dans le tube central 54, lequel sert aussi à la tenue mécanique globale des adsorbeurs 50. At the adsorber head, the oxygen-enriched air is collected at the dead volume 53 of each adsorber 50 and in the central tube 54, which is also used for the overall mechanical strength of the adsorbers 50.
En d'autres termes, les inventeurs de l'invention se sont aperçus que le contrôle global de bon fonctionnement du système de production d'oxygène embarqué de type OBOGS, c'est-à-dire la mesure de la qualité et de la quantité d'oxygène produit, peut être avantageusement remplacé par une vérification des différents points susmentionnés, assurant ainsi le degré de fiabilité requis pour cet équipement. In other words, the inventors of the invention have realized that the overall control of good operation of the OBOGS type of onboard oxygen production system, that is to say the measurement of quality and quantity of oxygen produced, can be advantageously replaced by a verification of the various points mentioned above, thus ensuring the degree of reliability required for this equipment.
Les tests réels du concentrateur d'oxygène peuvent dès lors avoir lieu avec une fréquence réduite rendant possible un contrôle au sol mettant en oeuvre des machines additionnelles ou un test en vol non systématique et programmé sur des vols particuliers par exemple. The actual tests of the oxygen concentrator can therefore take place with a reduced frequency making possible a ground control using additional machines or a non-systematic flight test and programmed on particular flights, for example.
L'invention porte donc sur la procédure des contrôles effectués de préférence au sol et sur les équipements modifiés ou rajoutés au dispositif 5 classique de type OBOGS pour permettre ces vérifications. The invention therefore relates to the procedure of the checks carried out preferably on the ground and on equipment modified or added to the conventional device of the OBOGS type to enable these verifications.
Comme expliqué, le principe de ces vérifications est qu'elles peuvent être faites alors que le concentrateur d'oxygène embarqué, c'est- à-dire le système OBOGS, n'est pas en fonction, préférentiellement lorsque l'aéronef est au sol, mais pourraient au moins en partie être aussi effectuées au cours d'un vol suivant la politique de contrôle retenue. As explained, the principle of these checks is that they can be made while the onboard oxygen concentrator, that is to say the OBOGS system, is not in operation, preferably when the aircraft is on the ground , but could at least partly be also done during a flight according to the selected control policy.
Certaines des vérifications à opérer peuvent être faites de manière continue ou alors uniquement par périodes. Some of the checks to be carried out can be done continuously or only for periods.
Ainsi, il est possible par exemple de laisser les capteurs de pression, de température et la sonde d'analyse de la teneur en oxygène en service, et de vérifier automatiquement, en continu ou périodiquement, si les indications délivrées par ces dispositifs sont celles attendues. Thus, it is possible for example to let the pressure sensors, temperature and oxygen content analysis probe in service, and to automatically check, continuously or periodically, if the indications issued by these devices are those expected .
De la même façon, il est possible de faire manoeuvrer les vannes ou distributeurs et de vérifier les positions prises par ces organes alors que l'avion est en vol. On notera qu'alors les adsorbeurs pourraient être dépressurisés et éventuellement re-pressurisés bien qu'il y a généralement, en amont, une ou des vannes de sectionnement de l'air comprimé qui resteraient alors fermées, du fait du vide extérieur et du réseau d'air, sans que le cycle normal de production d'oxygène ne soit lancé. In the same way, it is possible to operate the valves or distributors and to check the positions taken by these organs while the aircraft is in flight. It will be noted that then the adsorbers could be depressurized and possibly re-pressurized although there is generally, upstream, one or more valves for sectioning the compressed air which would then remain closed, because of the external vacuum and the network of air, without the normal oxygen production cycle being started.
Ce type de vérification statique en vol peut aussi compléter ou parfaire une procédure préalablement effectuée au sol. Il permet alors de tester les équipements faisant partie du protocole de contrôle dans des conditions différentes, par exemple manoeuvre des vannes avec une pression différentielle, une pression sub-atmosphérique ou dans d'autres conditions. This type of static flight check can also complete or complete a procedure previously performed on the ground. It then makes it possible to test the equipment forming part of the control protocol under different conditions, for example maneuvering the valves with a differential pressure, a sub-atmospheric pressure or under other conditions.
Cette procédure de test peut bien sûr s'inscrire dans une procédure plus complète comprenant, par exemple à intervalle de temps donné de quelques mois, un test de production d'oxygène avec mesure de pureté et débit effectué au sol avec les équipements adéquats ou en vol. Les différents tests de contrôle à opérer dans le cadre de l'invention vont être détaillés ci-après. This test procedure can of course be part of a more complete procedure including, for example at a given time interval of a few months, an oxygen production test with purity and flow measurement carried out on the ground with the appropriate equipment or in flight. The various control tests to be performed in the context of the invention will be detailed below.
Test de fonctionnement des capteurs de pression et de température Le test de fonctionnement du ou des capteurs de pression 5, 6, 15, 16 et de température 2, 3 consiste à détecter un signal donné de pression ou, selon le cas, de température, lors de leur mise en service au sol, c'est- à-dire lorsque le circuit est non coupé, et à comparer l'indication reçue avec une valeur attendue de pression ou, selon le cas, de température, par exemple la température ambiante et la pression atmosphérique ambiante à l'endroit où est effectué la vérification et/ou avec la valeur d'autres sondes ayant la même fonction. Functional test of the pressure and temperature sensors The operating test of the pressure sensor (s) 5, 6, 15, 16 and of temperature 2, 3 consists of detecting a given signal of pressure or, as the case may be, of temperature, when put into service on the ground, that is to say when the circuit is uncut, and to compare the received indication with an expected value of pressure or, as the case may be, of temperature, for example the ambient temperature and the ambient atmospheric pressure at the place where the verification is carried out and / or with the value of other probes having the same function.
Des critères d'écart maximum permettent d'en déduire une information de prêt à fonctionner ou non de ces capteurs. Maximum deviation criteria make it possible to deduce whether the information is ready to operate or not.
Test de fonctionnement de l'analyseur d'oxygène Le bon fonctionnement de (ou des) l'analyseur d'oxygène 17, 18 peut, de la même façon, être détecté par rapport à la teneur de l'oxygène de l'air et, si nécessaire, par injection au niveau de la sonde en zircone de l'analyseur 17, 18 d'une quantité donnée d'oxygène pur ou de teneur connue, provenant d'une capacité sous pression. Functional test of the oxygen analyzer The proper functioning of (or) the oxygen analyzer 17, 18 can likewise be detected with respect to the oxygen content of the air and , if necessary, by injecting at the zirconia probe of the analyzer 17, 18 a given amount of pure oxygen or known content, from a capacity under pressure.
Là aussi, des critères d'écart maximum, de temps de réponse,... indiquent le prêt à fonctionner ou non. Again, criteria of maximum deviation, response time, ... indicate the ready to operate or not.
Test de fonctionnement du calculateur Le bon état de fonctionnement du calculateur 25 peut s'opérer en lançant un programme interne d'auto vérification générant un signal de prêt à fonctionner Si tous les tests sont positifs. Typiquement, les caractéristiques suivantes du calculateur sont vérifiées: entrées/sorties, système de surveillance (watchdog system en anglais), CPU et mémoire. ECU Function Test The ECU 25 can be operated by running an internal self-test program generating a ready-to-run signal if all tests are positive. Typically, the following features of the computer are verified: inputs / outputs, watchdog system, CPU and memory.
Test de fonctionnement des vannes La vérification du bon fonctionnement de la ou de chaque vanne 4, 19 nécessite de remplacer les organes pneurnatiques usuels par des vannes de régulation et des distributeurs de flux gazeux motorisés électriquement. Functional test of the valves The verification of the proper functioning of the or each valve 4, 19 requires the replacement of the usual pneumatic devices by control valves and electrically powered gas flow distributors.
Ainsi, les vannes peuvent être manoeuvrées sans nécessiter une pression d'air instrument minimale indisponible tant que les réacteurs ne sont pas dans un régime de fonctionnement suffisant. Thus, the valves can be operated without requiring minimum instrument air pressure unavailable until the reactors are in a sufficient operating regime.
Des transmetteurs de position permettent alors de vérifier si 5 l'ouverture/fermeture/mise en position des vannes est conforme à un schéma d'ouverture/fermeture attendu. Position transmitters then make it possible to check whether the opening / closing / positioning of the valves is in accordance with an expected opening / closing scheme.
Test de fonctionnement de l'adsorbeur Une fois les dimensions géométriques de chaque adsorbeur 50 adaptées aux caractéristiques physiques de l'adsorbant et aux vannes retenues, un contrôle des pressions et température permet de s'assurer que les débits mis en jeu sont conformes aux débits souhaités et éviter ainsi tout risque de mise en mouvement de l'adsorbant. Functional test of the adsorber Once the geometric dimensions of each adsorber 50 are adapted to the physical characteristics of the adsorbent and the valves selected, a pressure and temperature control makes it possible to ensure that the flows involved are consistent with the flow rates. desired and thus avoid any risk of moving the adsorbent.
Il est également souhaitable de contrôler la pollution de la zéolite de l'adsorbant 51 par l'eau provenant généralement de l'humidité atmosphérique. Les effets et les causes de cette pollution dans le cas d'unité industrielle de grande taille sont décrit dans le document EP-A1095689. It is also desirable to control the pollution of the zeolite of the adsorbent 51 with water generally from atmospheric moisture. The effects and causes of this pollution in the case of large industrial unit are described in EP-A1095689.
La vérification du bon état de l'adsorbant peut donc porter sur une vérification de l'absence d'eau dans la zone d'adsorption où se trouve la zéolite destinée à la séparation azote/oxygène de l'air. The verification of the good state of the adsorbent can therefore relate to a verification of the absence of water in the adsorption zone where the zeolite intended for the nitrogen / oxygen separation of the air is located.
La détection d'une zéolite polluée par de l'eau peut être effectuée en mettant à profit la modification d'une ou de plusieurs propriétés intrinsèques du matériau. Parmi les propriétés modifiées par la présence d'eau, on trouve la conductivité électrique qui est fonction de la tension et de la fréquence en courant alternatif; la permittivité diélectrique qui est fonction de la fréquence en courant alternatif; la masse volumique; la vitesse de propagation du son qui est fonction de la fréquence; et les propriété magnétiques qui sont fonction de la fréquence. The detection of a zeolite polluted by water can be carried out by taking advantage of the modification of one or more intrinsic properties of the material. Among the properties modified by the presence of water, there is the electrical conductivity which is a function of the voltage and frequency of alternating current; the dielectric permittivity which is a function of the AC frequency; the density; the rate of propagation of sound that is a function of frequency; and the magnetic properties that are a function of frequency.
A titre illustratif, on sait que la zéolite est constitué d'un réseau cristallin comprenant une charpente microporeuse alumino-silicate chargée négativement dans laquelle se trouve situés des cations le plus souvent métalliques dont la position dans les sites cristallographiques n'est pas absolument rigide. De ce fait la zéolite est sensible à la présence d'un champ électrique qui provoque une polarisation ou bien induit un courant électrique par transport des cations. Les molécules d'eau sont dotées d'un dipôle électrique moléculaire très fort (constante diélectrique de l'eau liquide de l'ordre de 80) et, par ailleurs, elles interagissent fortement avec les cations de la zéolithe. As an illustration, it is known that the zeolite consists of a crystalline lattice comprising a negatively charged alumino-silicate microporous framework in which are located most often metallic cations whose position in the crystallographic sites is not absolutely rigid. As a result, the zeolite is sensitive to the presence of an electric field which causes a polarization or induces an electric current by transporting the cations. The water molecules have a very strong molecular electric dipole (dielectric constant of the liquid water of the order of 80) and, moreover, they strongly interact with the cations of the zeolite.
Il apparaît en conséquence que les propriétés électriques peuvent être 5 modifiées par la présence de molécules d'eau à la fois par leurs propriétés spécifiques et par leur influence sur les cations. It accordingly appears that the electrical properties can be modified by the presence of water molecules both by their specific properties and by their influence on the cations.
Bien sûr, comme dans tout phénomène de mise en mouvement forcée de particules soumises à une force de rappel, 0a fréquence à un rôle prépondérant dans l'intensité de la réponse au champ alternatif appliqué. Of course, as in any phenomenon of forced movement of particles subjected to a restoring force, the frequency has a preponderant role in the intensity of the response to the applied alternating field.
On peut encore faire remarquer que la présence d'eau alourdit la zéolite en même temps qu'elle change ses propriétés mécaniques en modifiant l'interaction entre les charges de la charpente et les cations, ce qui change par exemple le module de Young et la fréquence des phonons du cristal. It can also be noted that the presence of water increases the zeolite at the same time as it changes its mechanical properties by modifying the interaction between the charges of the framework and the cations, which changes for example the Young's modulus and the phonon frequency of the crystal.
En conséquence, on s'attend à voir la vitesse de propagation du son modifiée, le plus souvent diminuée, aussi bien pour les vibrations transversales que longitudinales. De manière identique aux phénomènes électriques, la fréquence du son appliqué est à prendre en compte. As a result, it is expected that the speed of propagation of the modified sound, most often diminished, will be seen for both transverse and longitudinal vibrations. In the same way as for electrical phenomena, the frequency of the applied sound must be taken into account.
On peut citer aussi la mise en évidence des molécules d'eau par leur signal en résonance magnétique nucléaire (RMN), ce qui peut conduire à distinguer les 20 molécules d'eau en différentes positions dans le cristal de zéolithes. We can also mention the detection of water molecules by their signal in nuclear magnetic resonance (NMR), which can lead to distinguish water molecules in different positions in the zeolite crystal.
La localisation de la pollution en eau peut se faire par sonde locale mesurant l'eau située à son voisinage ou par triangulation entre différents détecteurs mesurant la propriété du matériau situé entre eux, et en reconstruisant les propriétés du matériau par traitement mathématique des réponses de l'ensemble des détecteurs. La triangulation peut se faire par coupe plane ou bien sur l'ensemble du volume, le choix de la méthode étant dicté par le nombre de sondes, leur sensibilité et la capacité de traitement mathématique disponible. The localization of the water pollution can be done by local probe measuring the water located in its vicinity or by triangulation between different detectors measuring the property of the material located between them, and by reconstructing the properties of the material by mathematical treatment of the responses of the set of detectors. The triangulation can be done by plane cutting or on the whole volume, the choice of the method being dictated by the number of probes, their sensitivity and the available mathematical processing capacity.
Une méthode de suivi en temps réel de la pollution par l'eau d'un lit de zéolite et de mesure rapide in-situ de l'eau est décrite dans le document FR 0304546, laquelle consiste à installer des électrodes dans le volume d'adsorbant et de mesurer la résistance de celles-ci en continu. La connaissance du graphe de résistance entre les électrodes permet de localiser les zones où une pollution par l'eau se produit. A method for real-time monitoring of the water pollution of a bed of zeolite and in-situ rapid measurement of water is described in document FR 0304546, which consists in installing electrodes in the volume of water. adsorbent and measure the resistance thereof continuously. The knowledge of the resistance graph between the electrodes makes it possible to locate the areas where water pollution occurs.
Un dispositif similaire est décrit dans le document US-A-6,593,747 où la mesure de résistance s'applique soit à une portion du lit d'adsorbant, soit à une bille d'adsorbant unique, qui dans ce cas est prise comme témoin de l'état global. A similar device is described in US-A-6,593,747 where the resistance measurement applies to either a portion of the adsorbent bed or to a single adsorbent bead, which in this case is taken as a control of the global state.
D'une façon générale, toutes les caractéristiques des signaux peuvent être utilisées, atténuation ou déphasage, en fonction de la fréquence. In general, all the characteristics of the signals can be used, attenuation or phase shift, depending on the frequency.
Les sondes peuvent être de forme quelconque, linéaire, annulaire, cylindriques, elles peuvent être placées en alignement, en cercle, en polygones, 10 en polyèdres ou même disposées de manière aléatoire. The probes may be of any shape, linear, annular, cylindrical, they may be placed in alignment, in a circle, in polygons, in polyhedra or even arranged randomly.
Il est possible d'utiliser une partie de l'adsorbeur réalisée en métal pour constituer l'une au moins desdites sondes, une autre partie de l'adsorbeur étant alors constituée d'un matériau non conducteur servant d'isolant. It is possible to use a part of the adsorber made of metal to form at least one of said probes, another part of the adsorber then being made of a non-conductive material serving as an insulator.
Pour augmenter la sensibilité des sondes présentes dans la phase solide, il est possible de leur associer un chauffage local capable de désorber tout ou partie de l'eau présente dans la zéolite et la rendre ainsi accessible aux détecteurs. To increase the sensitivity of the probes present in the solid phase, it is possible to associate a local heating capable of desorbing all or part of the water present in the zeolite and thus make it accessible to the detectors.
Une autre manière de mettre la pollution par l'eau en évidence est de placer des détecteurs dans la phase gazeuse en amont ou en aval de la zéolite, pourvu que ceux-ci soient sensibles à la pression résiduelle de vapeur d'eau dans la phase gazeuse. Another way of highlighting water pollution is to place detectors in the gaseous phase upstream or downstream of the zeolite, provided that they are sensitive to the residual pressure of water vapor in the phase. gas.
On peut par exemple placer des hygromètres au sein de la zéolithe, ou bien aux deux extrémités du lit. Parmi les hygromètres les plus performants on trouve ceux à mesure capacitive, ou bien ceux à miroir refroidit, ou bien à P2O5. La sonde peut être utilisée comme indicateur et intégrateur de pollution sur une certaine période. For example, hygrometers can be placed in the zeolite or at both ends of the bed. Among the most efficient hygrometers are those with capacitive measurement, or those with cooled mirror, or with P2O5. The probe can be used as an indicator and integrator of pollution over a period of time.
Le développement de micro-capteurs à base de polymères sensibles aux impuretés, tel que l'eau dans le cas présent, permet aussi être utilisés pour remplir cette fonction de détection. De plus, ces micro- capteurs peuvent être équipés de systèmes électroniques miniaturisés permettant une communication à distance sans liaison par fil simplifiant ainsi le transfert d'information. The development of micro-sensors based on impurity-sensitive polymers, such as water in the present case, can also be used to fulfill this detection function. In addition, these micro-sensors can be equipped with miniaturized electronic systems allowing remote communication without wire connection thus simplifying the transfer of information.
Une autre méthode consiste à placer des détecteurs sur les chemins possibles de la pollution par l'eau, par exemple près de vannes ou de joints d'étanchéité. Dans ce cas, les hygromètres peuvent être utilisés, éventuellement associés à des corps particulièrement avides d'eau qui peuvent en plus servir de piège à eau. Il est alors possible de pratiquer une action préventive si l'on s'arrange pour que quasiment toute l'eau soit arrêtée dans ce piège au moment où la détection par les hygromètres devient positive. Another method is to place detectors on possible paths of water pollution, for example near valves or gaskets. In this case, the hygrometers can be used, possibly associated with bodies particularly eager for water that can in addition serve as a water trap. It is then possible to practice a preventive action if one arranges so that almost all the water is stopped in this trap at the moment when the detection by hygrometers becomes positive.
Les méthodes décrites peuvent s'appliquer de manière à conduire à une mesure quantitative de la pollution en eau, par exemple à obtenir la répartition de la teneur en eau de la zéolithe dans le volume total, ou encore à une évaluation de la quantité total d'eau présente. The methods described may be applied in such a way as to lead to a quantitative measurement of water pollution, for example to obtain the distribution of the water content of the zeolite in the total volume, or to an evaluation of the total quantity of water. water present.
Elle peuvent aussi engendrer à un résultat 'tout ou rien' qui conduit à donner l'alarme sur la présence d'eau dans la zéolithe, par exemple en détectant la présence d'eau à des points stratégiques du système. It can also give rise to an 'all or nothing' result which leads to alarming the presence of water in the zeolite, for example by detecting the presence of water at strategic points of the system.
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