FR2960906A1

FR2960906A1 - Unite electronique de protection survitesse d'une turbomachine de moteur d'aeronef

Info

Publication number: FR2960906A1
Application number: FR1054436A
Authority: FR
Inventors: Fabrice Bon; Franck Godel; Julien Marcel Roger Maille
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-09
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: FR2960906B1

Abstract

Système de commande (1, 1') pour turbomachine (10) de moteur d'aéronef, comprenant une unité électronique de régulation (2, 2') de la turbomachine et une unité électronique de protection survitesse (3, 3'), l'unité électronique de régulation étant reliée à un organe de commande du cockpit de l'aéronef pour recevoir un ordre de réinitialisation, l'unité électronique de protection survitesse comprenant : des moyens de détection aptes à détecter une survitesse de la turbomachine, et des moyens de fermeture aptes à envoyer un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un organe de coupure (13) d'un circuit d'alimentation (11) en carburant de la turbomachine, en réponse à la détection d'une survitesse par les moyens de détection, le système de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert dudit ordre de réinitialisation vers ladite unité électronique de protection survitesse, lesdits moyens de fermeture étant configurés pour cesser d'envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation si une survitesse n'est plus détectée par les moyens de détection.

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne la protection d'une turbomachine contre les survitesses. En particulier, l'invention est applicable aux turbomachines pour moteurs aéronautiques.

Une vitesse de rotation excessive d'une turbomachine, ou survitesse, peut avoir des conséquences particulièrement graves, notamment provoquer l'éclatement de disques de rotor de turbine, avec des effets destructeurs sur la turbomachine. Le fonctionnement d'une turbomachine de moteur aéronautique est commandé par une unité électronique de régulation. Par ailleurs, une turbomachine est généralement équipée d'un système de protection survitesse. De façon usuelle, un tel système comporte un clapet dit de coupure inséré dans le circuit d'alimentation en carburant de la chambre de combustion de la turbomachine. Une survitesse est détectée par une unité électronique de protection survitesse lorsque la vitesse de rotation d'un arbre de turbine dépasse une valeur limite, ou seuil de survitesse. L'unité électronique de protection survitesse peut être distincte de l'unité électronique de régulation de la turbomachine.

Lorsque, en fonctionnement, une survitesse est détectée, l'unité électronique de protection survitesse envoie une commande de fermeture ou d'ouverture réduite du clapet de coupure via différents composants de type électronique, électro-hydraulique ou hydraulique. Par ailleurs, l'unité électronique de protection survitesse peut envoyer un message d'inhibition à l'unité de régulation de la turbomachine, afin d'inhiber certaines fonctions de l'unité de régulation. Après la détection d'une survitesse, la commande de fermeture ou d'ouverture réduite du clapet de coupure est maintenue par l'unité électronique de protection survitesse de manière permanente. Ainsi, il n'est pas possible d'utiliser la turbomachine à puissance normale jusqu'à ce que, au sol, l'alimentation de l'unité électronique de protection survitesse soit coupée puis rallumée. L'unité électronique de protection survitesse est alors réinitialisée et n'envoie plus de commande de fermeture ou d'ouverture réduite tant qu'aucune survitesse n'est détectée.35

Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer un système de commande pour turbomachine avec une unité électronique de protection survitesse, qui ne présente pas au moins certains des inconvénients de l'art antérieur précité. A cet effet, l'invention propose un système de commande pour turbomachine de moteur d'aéronef, comprenant une unité électronique de régulation de la turbomachine et une unité électronique de protection survitesse, l'unité électronique de régulation étant reliée à un organe de commande du cockpit de l'aéronef pour recevoir un ordre de réinitialisation, l'unité électronique de protection survitesse comprenant : des moyens de détection aptes à détecter une survitesse de la turbomachine, et des moyens de fermeture aptes à envoyer un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un organe de coupure d'un circuit d'alimentation en carburant de la turbomachine, en réponse à la détection d'une survitesse par les moyens de détection, le système de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert dudit ordre de réinitialisation vers ladite unité électronique de protection survitesse, lesdits moyens de fermeture étant configurés pour cesser d'envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation si une survitesse n'est plus détectée par les moyens de détection.

Le pilote peut utiliser l'organe de commande pour envoyer un ordre de réinitialisation vers l'unité électronique de régulation. Grâce aux moyens de transfert, cet ordre est transféré vers l'unité électronique de protection survitesse, qui cesse alors d'envoyer l'ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à l'organe de coupure si la survitesse n'est plus présente. En d'autres termes, le pilote peut réinitialiser, lors du fonctionnement de la turbomachine, la fonction de protection de survitesse. La fonction de protection de survitesse peut notamment être réinitialisée en vol. Après une détection de survitesse, l'organe de coupure n'est donc pas maintenu fermé ou en ouverture réduite jusqu'à ce que l'alimentation de l'unité électronique de protection survitesse soit coupée au sol. Le pilote peut donc, s'il le souhaite, réutiliser un moteur qui a été

arrêté dans une phase de fonctionnement précédente suite à la détection d'une survitesse, lorsque cette dernière n'est plus présente. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de transfert comprennent une liaison numérique reliant l'unité électronique de régulation à l'unité électronique de protection survitesse, l'unité électronique de régulation étant configurée pour envoyer un message de réinitialisation à l'unité électronique de protection survitesse par ladite liaison numérique en réponse à la réception de l'ordre de réinitialisation. L'unité électronique de protection survitesse peut être apte à envoyer un message d'inhibition à ladite unité de régulation par la liaison numérique, en réponse à la détection d'une survitesse par les moyens de détection. Selon un autre mode de réalisation, l'unité de régulation est reliée audit organe de commande par une première liaison analogique, lesdits moyens de transfert comprenant une deuxième liaison analogique reliant l'organe de commande à l'unité de protection survitesse. L'unité électronique de protection survitesse peut comprendre des deuxièmes moyens de détection aptes à détecter une condition de la turbomachine, lesdits moyens de fermeture étant aptes à envoyer ledit ordre de commande en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection. Selon une variante, lesdits moyens de fermeture sont configurés pour cesser d'envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation, lorsque l'ordre de fermeture est envoyé en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection. Selon une autre variante, lesdits moyens de fermeture sont configurés pour continuer à envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation, lorsque l'ordre de fermeture est envoyé en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection. L'invention propose aussi un procédé de commande d'une turbomachine de moteur d'aéronef, comprenant les étapes suivantes : - une étape de détection d'une survitesse de la turbomachine par une unité de protection survitesse,

- une étape d'envoi d'un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un organe de coupure d'un circuit d'alimentation en carburant de la turbomachine, en réponse à l'étape de détection, - une étape de réception d'un ordre de réinitialisation par une unité électronique de régulation de la turbomachine, en provenance d'un organe de commande du cockpit de l'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de transfert dudit ordre de réinitialisation vers ladite unité électronique de protection survitesse, - une étape de cessation de l'envoi dudit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation par l'unité de protection survitesse. Les étapes de transfert et de cessation peuvent notamment être effectuées en vol.

Selon un mode de réalisation, l'étape de transfert comprend l'envoi d'un message de réinitialisation de l'unité de régulation vers l'unité de protection survitesse, par une liaison numérique. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de fermeture d'une vanne principale du circuit d'alimentation en carburant de la turbomachine, commandée par l'organe de commande conjointement à l'envoi de l'ordre de réinitialisation.

Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre schématiquement un système de commande de turbomachine selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est similaire à la figure 1 et représente un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente un système de commande 1 pour une turbomachine de moteur d'aéronef. Le système de commande 1 comprend une unité électronique de régulation, ci-après UER 2, et une unité

électronique de protection survitesse, ci-après UEPS 3. La figure 1 représente également, de manière très schématique, la turbomachine 10 ainsi que son circuit d'alimentation 11 en carburant. L'UER 2 a pour fonction de commander le fonctionnement de la turbomachine 10, en commandant des actionneurs permettant de modifier le fonctionnement de la turbomachine 10. En particulier, l'UER 2 peut réguler un débit de carburant du circuit d'alimentation 11, en commandant une vanne principale 12 du circuit d'alimentation 11. L'UEPS 3 a pour fonction de protéger la turbomachine de la survitesse. A cet effet, l'UEPS 3 reçoit un signal représentatif d'un régime de la turbomachine et le compare à un seuil de survitesse. En cas de détection de survitesse, l'UEPS 3 envoie un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un clapet de coupure 13 du circuit d'alimentation 11. Ainsi, indépendamment de la consigne de régulation d'alimentation en carburant déterminée par l'UER 2 pour commander la vanne principale 12, la turbomachine n'est plus alimentée en carburant ou est alimentée de manière réduite. La vitesse de rotation diminue donc et une survitesse peut être évitée. L'UEPS 3 peut agir directement sur le clapet de coupure 13 ou par l'intermédiaire d'une chaine d'organes électroniques et hydrauliques du circuit d'alimentation 11 qui agissent à leur tour sur le clapet de coupure 13 (par action sur la pression dans le circuit carburant par exemple). Dans une variante, l'UEPS 3 peut aussi avoir d'autres fonctions de protection. Par exemple, l'UEPS 3 peut recevoir un ou plusieurs signaux représentatifs d'une ou plusieurs températures de la turbomachine. Ainsi, IUEPS 3 peut détecter une surchauffe et envoyer également dans ce cas un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite au clapet de coupure.

L'UER 2 et l'UEPS 3 sont reliées par une liaison numérique 5 permettant d'échanger des messages. Par exemple, dans une phase de test au sol, l'UER 2 peut envoyer un message de test à l'UEPS 3 dans le cadre d'une procédure de test de la chaine de protection survitesse. En fonctionnement, si une survitesse est détectée, l'UEPS 3 peut envoyer un message d'inhibition à l'UER 2 lui demandant d'inhiber certaines fonctions, par exemple une fonction de redémarrage automatique de la turbomachine. La liaison numérique 5 est par exemple un bus de communication au format ARINC ou AFDX. L'UER 2 est reliée par une liaison analogique 6 à un organe de commande 4 du cockpit de l'aéronef. L'organe de commande 4 est par exemple le levier appelé « Master Lever » destiné à permettre la coupure du moteur. Le levier « Master Lever » est commutable entre une position ON, éventuellement une ou plusieurs positions intermédiaires, et une position OFF. Lorsque l'UER 2 détecte, par la liaison analogique 6, le passage du levier « Master Lever » de la position ON ou d'une position intermédiaire à la position OFF, elle se réinitialise. Autrement dit, la détection du passage du levier « Master Lever » de la position ON à la position OFF constitue un ordre de réinitialisation pour l'UER 2. D'autre part, le passage du levier « Master Lever » de la position ON ou d'une position intermédiaire à la position OFF entraine la fermeture de la vanne principale 12 du circuit d'alimentation 11, ce qui a pour effet de couper le moteur. Enfin, de manière connue dans le domaine aéronautique, certains éléments du système de commande 1 sont redondés pour raison de sécurité et de certification. Ainsi, le système de commande 1 comprend également une UER 2', une UEPS 3', une liaison numérique 5' et une liaison analogique 6' qui ne sont pas décrites en détail. Comme expliqué ci-dessus, lorsqu'une survitesse est détectée en fonctionnement, l'UEPS 3 envoie un ordre de commande au clapet de coupure 13, conduisant à l'arrêt ou au fonctionnement à régime réduit de la turbomachine 10. Cependant, il peut exister des situations dans lesquelles le pilote souhaite réutiliser à puissance nominale une turbomachine qui a été arrêtée ou dont le régime à été réduit, suite à une survitesse. Par exemple, lors d'une phase d'atterrissage d'un avion, le pilote peut souhaiter réutiliser un moteur qui a été coupé par I'UEPS 3 lors d'une phase de fonctionnement précédente, afin de faciliter l'atterrissage en offrant au pilote une configuration nominale de l'avion. A cet effet, le système de commande 1 offre une fonction de réversibilité de la protection survitesse, décrite ci-dessus. En situation de fonctionnement normal, le moteur est utilisé pour la propulsion de l'aéronef et le levier « Master Lever » correspondant est en position ON ou en position intermédiaire. Lorsqu'une survitesse est détectée et que la protection survitesse est enclenchée par l'UEPS 3, la procédure normale pour le pilote est de commuter le levier « Master Lever » de la position ON à la position OFF. Comme expliqué ci-dessus, ceci à pour effet la fermeture de la vanne principale 12 et la réinitialisation de l'UER 2. La procédure de réinitialisation de l'UER 2 comprend l'envoi d'un message de réinitialisation vers l'UEPS 3 par la liaison numérique 5. En réponse à la réception du message de réinitialisation, l'UEPS 3 se réinitialise et cesse donc d'envoyer l'ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite au clapet de coupure 13 si la survitesse n'est plus présente. Le clapet de coupure 13 n'est plus commandé fermé, mais l'alimentation de la turbomachine 10 reste coupée car, comme expliqué ci-dessus, la vanne principale 12 du circuit d'alimentation 11 a été fermée. L'envoi du message de réinitialisation de l'UER 2 vers l'UEPS 3 constitue un transfert de l'ordre de réinitialisation provenant du levier « Master Lever ». Ultérieurement, si le pilote désire réutiliser le moteur coupé, il commute le levier « Master Lever » de la position OFF vers la position ON. L'UER 2 détecte cette commutation par la liaison analogique 6 et peut alors commander le démarrage de la turbomachine 10, notamment en commandant l'ouverture de la vanne principale 12. Comme l'UER 2 a été réinitialisée, des éventuelles fonctions qui avaient été inhibées lors de la réception du message d'inhibition de l'UEPS 3 ne sont plus inhibées. Ainsi, l'UER 2 peut réguler le fonctionnement de la turbomachine 10 de manière standard. Par ailleurs, l'UEPS 3 ayant été réinitialisée, le clapet de coupure 13 n'est plus commandé fermé si une survitesse n'est plus détectée et la turbomachine 10 peut fonctionner normalement. Si l'UEPS 3 détecte de nouveau une survitesse, elle peut à nouveau commander la fermeture du clapet de coupure 13, comme précédemment. On constate donc que le système de commande 1 permet au pilote de réutiliser un moteur coupé suite à l'enclenchement de la protection survitesse, en offrant une réversibilité de la fonction de protection survitesse lors du fonctionnement de la turbomachine. En particulier, la fonction de protection survitesse peut être réinitialisée en vol. L'utilisation de l'ordre de réinitialisation provenant du levier « Master Lever » permet d'offrir cette réversibilité sans nécessiter d'interface supplémentaire dans le cockpit. De plus, après une réinitialisation, la fonction de protection survitesse est de nouveau active. Par ailleurs, on a mentionné une variante dans laquelle l'UEPS 3 présente également une ou plusieurs autres fonctions de protection, par exemple une protection contre la surchauffe de la turbomachine 10. Dans cette variante, lorsque l'UEPS 3 reçoit le message de réinitialisation provenant de l'UER 2, elle peut, selon le choix du concepteur, soit cesser d'envoyer l'ordre de commande au clapet de coupure 13 soit continuer à l'envoyer. Autrement dit, la réinitialisation peut concerner uniquement la survitesse ou d'autres protections également. La figure 2 représente un système de commande 1 selon un autre mode de réalisation. Les éléments identiques ou similaires à des éléments de la figure 1 sont désignés par les mêmes références et ne sont plus décrits en détails. Dans le mode de réalisation de la figure 2, une liaison analogique 7 relie l'UEPS 3 au levier « Master Lever ». Plus précisément, la liaison analogique 7 relie l'UEPS 3 au levier « Master Lever » par l'intermédiaire de la liaison analogique 6. La liaison analogique 7' représentée constitue la redondance de la liaison analogique 7. L'UER 2 et l'UEPS 3 peuvent être reliées ou non par une liaison numérique. Lorsqu'un ordre de réinitialisation est envoyé du levier « Master Lever » vers l'UER 2 par la liaison analogique 6, la liaison analogique 7 permet de transférer cet ordre de réinitialisation vers l'UEPS 3. Ainsi, le fonctionnement du système de commande 1 de la figure 2 peut être sensiblement identique à celui de la figure 1.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de commande (1, 1') pour turbomachine (10) de moteur d'aéronef, comprenant une unité électronique de régulation (2, 2') de la turbomachine et une unité électronique de protection survitesse (3, 3'), l'unité électronique de régulation étant reliée à un organe de commande du cockpit de l'aéronef pour recevoir un ordre de réinitialisation, l'unité électronique de protection survitesse comprenant : des moyens de détection aptes à détecter une survitesse de la turbomachine, et des moyens de fermeture aptes à envoyer un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un organe de coupure (13) d'un circuit d'alimentation (11) en carburant de la turbomachine, en réponse à la détection d'une survitesse par les moyens de détection, le système de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert dudit ordre de réinitialisation vers ladite unité électronique de protection survitesse, lesdits moyens de fermeture étant configurés pour cesser d'envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation si une survitesse n'est plus détectée par les moyens de détection.
2. Système de commande selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de transfert comprennent une liaison numérique (5, 5') reliant l'unité électronique de régulation à l'unité électronique de protection survitesse, l'unité électronique de régulation étant configurée pour envoyer un message de réinitialisation à l'unité électronique de protection survitesse par ladite liaison numérique en réponse à la réception de l'ordre de réinitialisation.
3. Système de commande selon la revendication 2, dans lequel l'unité électronique de protection survitesse est apte à envoyer un message d'inhibition à ladite unité de régulation par la liaison numérique, en réponse à la détection d'une survitesse par les moyens de détection.35
4. Système de commande selon la revendication 1, dans lequel l'unité de régulation est reliée audit organe de commande par une première liaison analogique (6, 6'), lesdits moyens de transfert comprenant une deuxième liaison analogique (7, 7') reliant l'organe de commande à l'unité de protection survitesse.
5. Système de commande selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'unité électronique de protection survitesse comprend des deuxièmes moyens de détection aptes à détecter une condition de la turbomachine, lesdits moyens de fermeture étant aptes à envoyer ledit ordre de commande en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection.
6. Système de commande selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de fermeture sont configurés pour cesser d'envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation, lorsque l'ordre de fermeture est envoyé en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection.
7. Système de commande selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de fermeture sont configurés pour continuer à envoyer ledit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation, lorsque l'ordre de fermeture est envoyé en réponse à la détection de ladite condition par les deuxièmes moyens de détection.
8. Procédé de commande d'une turbomachine (10) de moteur d'aéronef, comprenant les étapes suivantes : - une étape de détection d'une survitesse de la turbomachine par une unité électronique de protection survitesse (3, 3'), - une étape d'envoi d'un ordre de commande de fermeture ou d'ouverture réduite à un organe de coupure (13) d'un circuit d'alimentation (11) en carburant de la turbomachine, en réponse à l'étape de détection, - une étape de réception d'un ordre de réinitialisation par une unité électronique de régulation (2, 2') de la turbomachine, en provenance d'un organe de commande (4) du cockpit de l'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend :- une étape de transfert dudit ordre de réinitialisation vers ladite unité électronique de protection survitesse, - une étape de cessation de l'envoi dudit ordre de commande en réponse à la réception dudit ordre de réinitialisation par l'unité de protection survitesse.
9. Procédé de commande selon la revendication 8, dans lequel l'étape de transfert comprend l'envoi d'un message de réinitialisation de l'unité électronique de régulation vers l'unité électronique de protection survitesse, par une liaison numérique (5, 5').
10. Procédé de commande selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel le procédé comprend une étape de fermeture d'une vanne principale du circuit d'alimentation (11) en carburant de la turbomachine, commandée par l'organe de commande conjointement à l'envoi de l'ordre de réinitialisation.