CA3121019C - Procede et dispositif de detection d'un decollement tournant affectant un compresseur d'un turboreacteur - Google Patents

Abstract

Le procédé de détection d'un décollement tournant comprend; - une étape de détermination (E90, E100) d'un niveau de variation d'une pression statique dans une chambre de combustion du turboréacteur autour d'une valeur moyenne de cette pression statique; - une étape de comparaison (E11) du niveau de variation de la pression statique par rapport à un premier seuil (THR.1); - une étape de comparaison (E140) d'une température mesurée en sortie d'une turbine du turboréacteur par rapport à un deuxième seuil; et - si le niveau de variation de la pression statique est supérieur au premier seull et la température en sortie de la turbine est supérieure au deuxième seuil, une étape de détection (E170) d'une présence d'un décollement tournant.

Description

1 Description Titre de l’invention; Precede et dispositif de detection d’un decollement tournant affectant un compresseur d'un turboreacteur 5 Technique antorieure

[0001] La present© invention se rapporte au domain© general des turbomachines adronautiques. Elle concerns plus particultorement la detection d’un decollement tournant affectant un compresseur d’un turboreacteur equipant un aeronef.

[0002] L’invention s'applique defagon privilegiee mais non limitative aux 10 turboreacteurs.^quipant les avions civils, et notamment ceux amends a faire des decoilages par temps ires froid, a des temperatures typiquernent intorieures a ~ 20°C. L’invention s’applique plus particulierement aux turboreacteurs a double corps (un corps basse pression et un corps haute pression) de relativement petite faille, par example tels que ceux equipant les avions d’affaire. En effet, la is relativement petite taille d’un turboreacteur a double corps contraint ia faille et/ou I’architecture du compresseur haute pression. Cela induit generalement des differences de comportement au niveau du compresseur haute pression, par rapport a un moteur pies volumineux tel qu’utiiise pour un avion de ligne dans lequel Ie compresseur haute pression est necessairement de plus grande taille. 20 Le risque d’apparition d’un decollement tournant dans un compresseur d’un turboreacteur de relativement petite taiile est done comparativement plus important que dans un turboreacteur de plus grande taille.

[0003] De fagon connue, un decollement tournant est une instability aerodynarnique affectant le compresseur d’un turboreacteur, et qui se caractense par la presence 25 d’une ou de plusieurs poches de fluide localis&es (appelees cellules ou poches de decollement), se propageant dans ia direction circontorentielle du compresseur, a une vitesse generalement inferteure a la vitesse de rotation du compresseur.

[0004] Cette instability induit, de fagon generate, un affaiblissement des 30 caracteristiques de compression et se manifesto notamment par une chute du rendement dans le compresseur entratnant une surchauffe du turboreacteur. Lorsque ce phenomena de surchauffe apparait au demarrage du turboreacteur,GA 03121019 2021-05-26 2 le demamage doit etre avort6 et se traduit par une incapacity a d^maner du turboreacteur. En outre, Hnstabilrte resultant de la presence d’un decollement toumant est responsable de phenomena vibratoires importants qui peuvent conduite a une usure prematures des aubages du compresseur. 5 [0005] On comprend done aisyment importance de pouvoir detector rapidement et de maniere fiable I'apparition d’un decoliement toumant dans Ie compresseur d’un turboreacteur.

[0006] Le document WO 2012/004506 decrit une technique de detection combinant la surveillance de plusieurs signatures comportementales associees au io phenomena de decollement toumant. Plus specifiquement, un decollement toumant affectant le compresseur d’un turboreacteur est detects lorsqu’on determine que la temperature en sortie de la turbine du turboreacteur subit une augmentation superieure a un seuii predetermine par rapport a la valour qu’elle avait a un instant particulier correspondent a "identification d’une acceleration 15 anormale du turboreacteur, d’une chute anormale de son regime, ou d’une ligno de fonctionnement (rapport de pression entre la pression en sortie de la chambre de combustion du turboreacteur et la pression totals en entree de la soufflante) anormale du compresseur.

[0007] L’invention propose une technique de detection alternative padiculidrement 20 bien adaptee pour les turboreacteurs utilises dans faviation d’affaire ou pour les turboreacteurs de talite equivalents. Expose de l’invention

[0008] L’invention vise plus particulierement un precede de detection d’un decoliement tournant affectant un compresseur d’un turboreacteur, co procede 2$ comprenant : - une etape de determination d’un niveau de variation d’une pression statique dans une chambre de combustion du turboreacteur autour d’une valeur moyenne de cette pression statique ; - une etape de comparison du niveau de variation de la pmssion statique par 30 rapport a un premier seuii ; - une etape de comparaison d’une temperature mesuree en sortie dune turbine du turboreacteur par rapport a un deuxieme seuii ; et.10 20 25 30 CA 03121019 2021-05-26 WO 2020/115405 3 PCT/FR2019/052853 ~ si Ie niveau de variation de la pression statique est supdrieur au premier seuii et la temperature en sortie de la turbine est superieure au deuxieme seuii, one etape de detection d’une presence d’un decollement toumant. [0009} CornMativement, invention cancerne &galement un dispositif de detection d’un decollement toumant affectant un compresseur d’un turboreacteur, comprenant : - un module de determination, configure pour determiner un niveau de variation d’une pression statique dans one chambre de combustion du turboreacteur autour d’une valeur moyenne de cette pression statique ; - un premier module de comparaison, configure pour comparer Ie niveau de variation de la pression statique par rapport a un premier seuii ; - un deuxieme module de comparison configure pour comparer une temperature mesuree en sortie d’une turbine du turboreacteur par rapport a un deuxieme seuii ; et - un module de detection d’une presence d’un decollement tournant, active si Ie niveau de variation de la pression statique est sup^rieur au premier seuii et la temperature en sortie du compresseur basse pression est superieure.au deuxieme seuii

[0010] L’invention propose done une technique de detection bases sur deux signatures comportementales du decollement toumant, a savoir la presence de « bruit » sur la pression statique au niveau de la chambre de combustion du turboreacteur et un niveau anormalement eleve de la temperature en sortie d’une turbine du turboreacteur telle que par exemple de la turbine basse pression pour un turboreacteur double-corps, cette temperature etant aussi connue sous Ie nom de temperature EGT (pour Exhaust Gaz Temperature).

[0011] Par bruit, on entend ici que la pression statique subit des perturbations ou des variations anormales (e'est-a-dire superieures a un seuii dome) autour de sa valeur moyenne, aussi designee ici par valeur nominate. Cette valeur moyenne peut etrs determines par exemple en appliquant un filtrage des hautes frequences sur Ie signal de mesure de la pression statique dans la chambre de combustion.s 10 15 20 25 30 CA 03121019 2021-05-26 4

[0012] De teiles variations sent symptomatiques d’une instability dans Ie compresseurdu turboreacteur. Les inventeurs ont constate quo cette signature oomportementaie, combinde a une temperature EGT excessive, sent particulierement pertinentes pour detector de maniere liable la presence d’un decuHement tournant dans un turboreactour de la taiile de ceux utilises dans Lavistion d’affaires. Grace a cette detection liable. invention afire ia possibility de declenoher de maniere reactive et efficace des techniques d’accommodation dun tel decollement tournant. De teiles techniques sent connues an sei et ne sent pas decrites ici.

[0013] Dans un mode particulier de realisation, Tetapa de determination comprend : - une etape d’evaluation, pour une piuralite d’echantiilons d’un signal de mesure de la pression statique dans la chambre de combustion, d'une difference entre la valeur de la pression statique pour ces echantillons et la vateur moyenne de la pression statique ; ~ pour chaque paire d’echantiilons successifs de la piuralite d echantillons comprenant un premier et un deuxieme echantillon : - une etape de calcul d’un ecart entre la difference evaiuee pour Ie premier echantillon et ia difference evaluee pour Ie deuxieme echantillon ; - une etape de raise a jour d’un compteur en function de I’ecart determine, ce compteur representant Ie niveau de variation de la pression statique par rapport a sa vateur moyenne. [0014^ Correlativement, dans ce mode de realisation, Ie module de determination du dispositif de detection selon invention cornprend : - un module d’evaluation, configure pour evaluer pour une piuralite d’echantiilons d’un signal de mesure de ia pression statique dans la chambre de combustion, une difference entre la valeur de la pression statique pear iesdits echantillons et ia valeur moyenne de la pression statique ; - un module de calcul et un module de mise a jour, actives pour chaque paire d’echantiilons successifs de la piuralite d’echantiilons comprenant un premieret un deuxieme echantillon : - Ie module de calcul etant configure pour calcuier un ecart entre la difference evaiuee pour Ie premier echantillon et la difference evaluee pour IeCA 03121019 2021-05-26 5 deuxteme echantHion ; et ~ Ie module de mis© a jour ©font configure pour mettre a jour un compteur on fonction de I’ecart determine, ce compteur representant Ie niveau de variation de la pression statique par rapport a sa valour moyenne. 5 [00151 Ce mode pariicuher de realisation propose d'evaluer Ie niveau de variation de la pression statique de la chambre de combustion en s'appuyant sur Ie principe de la longueur de corde d’un signal, a savoir ici de la longueur de cords du signal de mesure de cette pression statique. Ce principe est fonde sur Ie constat suivant : un signal partant d’un etat initial atteint un etat final en parcourant un chemin 10 d’une longueur dennee. La distance parcourue sur ce chemin, compares a la distance nominale (moyenne) de parcours pour atteindre Tetat final partant de t’etat initial, permet de savoir si Ie signal a pamouru one distance plus importante que cells prevue et done si son parcours a ete perturbs par rapport a la normals.. Un parcours perturbs correspond a un signal qui a subi des variations, i.e. des 15 perturbations, par rapport a sa valeur nominate, et que I’on gualifie ici de bruite par rapport a oette valeur nominale. Comme mentionne precedemment un tel signal est sympiomatique d’une instabilite dans Ie compressedr haute pression du turboreacteur et represent© en soi une signature comportementale d’un decoitement affectant Ie compresseur. 20 [DOI6) La valeur moyenne de la pression statique est utilise© pour determiner si Ie signal de pression est bruite. L’evaluation de I’ecart a cette valeur moyenne permet de determiner Ie caractere insiationnaire du bruit. Si la variation temporeiie entre les ecarts associes a deux echantillons successifs du signal est importante, oela signifie que l‘on a une forte variation du signal autour de sa 25 valeur moyenne. La mise a jour d’un compteur en function de la variation temporeiie constate© entre plusieurs echantillons successifs du signal de prossion permet de quantifier Ie niveau de variation du signal de pression autour de sa valeur nominale et de detecter si ce niveau de variation reflate ou non un comportement anorma! du turboreacteur. Lorsque Ie compteur atteint un certain 30 seuil. un Indicateur refletant la presence) potential!© d’un decollement tournant est active ; cet indicateur confront© a la temperature EG! permet de deddre si un decoliement toumant est effectivement present ou non dans Ie turboreacteur.CA 03121019 2021-05-26 6 [0017]Dans un mode particular de realisation, retape de mis® a Jour comprand : - une decrementation du compteur si recart determine est inferieur ou egai a un troisidme seuil : et -■ une incrementation du compteur si I’ecart determine est superieur au troisieme 5 seuil.

[0018] Ce mode de realisation permet de s'accommoder de la presence d'un bruit « naturel » He notamment a I’acquisition du signal de mesure de la pression, a son traitement numerique (ex. erreurs numenques au fiitrage du signal de pression pour determiner sa vaieur nominate), etc. io [0019] Par example, lors d’une incrementation du compteur, Ie compteur est increments d’une vaieur qui est une fonction croissante de I’ecart determine, et/ou tors d’une decrementation du compteur, Ie compteur est decrements d’une vaieur inferieure aux vateurs utilisees pour incrementer Ie compteur lors d’incrementations du compteur. 15 [0020] Ceci permet de garder en memoire (i.e. dans la vaieur courante du compteur) Ie fait qu’une variation substantiate de la pression statique par rapport a sa vaieur moyenne a ete rencontres, et de maintenir la surveillance active du compteur.

[0021] Dans un mode particulier de realisation, Ie precede de detection comprend en 20 outre - une etape de detection d’une variation d’une position d’une geometrie variable du turboreacteur susceptible d’engendrer une variation de la pression statique dans la chambre de combustion ; et [0022] ~ une etape de suspension de letape de mise a jour du compteur tant quo 25 ladite variation de la position de la geometrie variable est detectee.

[0023] Ce mode de realisation permet de tenir compte d’evenements, tels quo des variations de position de geometries variables du turboreacteur, qui peuvent avoir une influence sur la pression statique dans la chambre de combustion du turboreacteur et entrainer des variations parfois substantielles de ceBe-ci. Cas so variations etant normales, elles ne sent pas prises en compte dans ce mode de realisation pour estimer Ie niveau de variation de la pression statique afin d’eviterCA 03121019 2021-05-26 7 one detection indue d’un decollement tournant. La robustesse du procede de detection scion IInvention est ainsi amelioree.

[0024] On note qu’en vanante, d’autres (^tenements peuvent dectencher one suspension de is mise a jour du compteur representalif du niveau de variation de 5 la pression statique auteur de sa valeur moyenne.

[0025] Dans un mode particulier de realisation, suite a la detection de la presence d‘un decollernent tournant, te precede comprend : - une etape de traitemenl du decollement tournant ; et - suite a retape de traitemenl une etape de reinitialisation du compteur. 10 [0026] Ceci permet de reinitialiser la surveillance du turboreacteur et de tenir compte de I'intervention operee sur Ie turboreacteur pour recorder Ie decollement tournant.

[0027] Dans un mode partlculier de realisation, I’etape de determination du niveau de variation de la pression statique et les etapes de comparaison sent is mises en oeuvre suite a la detection d’un aliumage du turboreacteur et d'une autorisation effective direction de carburant dans Ie turboreacteur.

[0028] Ceci permet d’optimiser la surveillance et de se limiter aux situations ou un decollernent tournant pent effectivement etre rencontre sur Ie turboreacteur. 20 [00291 Dans un mode particulier de realisation, les differentes etapes du precede de detection sont determinees par des instructions de programmes d’ordinateurs.

[0030] En consequence, invention vise aussi un programme d’erdinateur sur un support d'informations, ce programme etant susceptible d'etre mis en oeuvre 25 dans un dispositif de detection ou plus generalement dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptees a la mise en oeuvre des etapes d’un precede de detection tel qua decrit ci-dessus.

[0031] Ce programme pout utHiser n'importe quel langage de programmation, et etre sous la forme de code source, code objet, ou de code intermediaire entre so code source et code objet, tel que dans une forme partiellement complies, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable.CA 03121019 2021-05-26 8

[0032] Llnvention vise aussi un support d’informations Visible par un ordinateur, et comportant das instructions d’un programme d’ordinateur tel que rnentionn^ ci-dessus.

[0033] Le support dinformations peut etre n’importe quelle.entity ou dispositif s capable de Stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microdlectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnetique, par exemple un disque dur.

[0034] D'autre part, le support dinformations peut etre un support 10 transmissible tel qu'un signal electrique ou optique, qui peut etre achemine via un cable electrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon llnvention peut etre en particulier telechaqje sur un reseau de type Internet.

[0035] Alternativement, le support dinformations peut etre un circuit integre is dans lequel le programme est incorpore, le circuit etant adapts pour executer ou pour etre utilise dans I'execution du precede en question.

[0036] Llnvention vise egalement un turboreacteur comprenant un dispositif de detection selon llnvention.

[0037] Le turboreacteur beneficie des memes avantages cites prdeedemment 20 que le precede et ie dispesitif de detection selon I’invention. Breve description des dessins

[0038] D'autres caractdristiques et avantages de ia presente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en reference aux dessins annexes qui en illustreni 25 un exemple de realisation depourvu de tout caractere limitalif. Sur les figures : [Fig 1] la figure 1 represents, dans son environnement, un turbor&acteur conforms a i’invention comprenant un dispositif de detection d’un decollement toumant selon llnvention ; [Fig. 2] la figure 2 repr^sente schematiquement ^architecture materielie d’un 50 calculates du turboreacteur integrant le dispesitif de detection selon llnvention, dans un mode particulier de realisation ;CA 03121019 2021-05-26 WO 2020/115405 9 PCT/FR2019/052853 [Fig. 3] la figure 3 represent© les pnncipales etapes d’un procede de detection selon invention teltes qo'dles sent mises en oeuvre par Ie dispositif de detection de la figure 1 ; [Fig. 4A] la figure 4A illustre les variations des ecarts de la pression statique par 5 rapport a sa valeur nominale dans un cas de figure ; [Fig, 48] la figure 4A illustre les variations des deads de la pression statique par rapport a sa valeur nominale dans un autre cas de figure ; et [Fig. 4C1 la figure 4A illustre les variations des ©carts de la pression statique par rapport a sa valeur nominate dans un autre cas de figure. Description des modes de realisation

[0039] Comme mentionne precedemment, i’invention propose avantageusement de combiner plusieurs indicateurs ou signatures cornportementaies du turboreacteur associe(e)s au phenomene de decollement toumant, afin d’identifier de fagon 15 fiable sa presence dans un compresseur du turboreacteur. On entend ici par signature oomportementale, un oomportement caracteristique d’un parametre de fonctionnement du turboreacteur (ex. pression statique dans la charnbre de combustion du turboreacteur, temperature en sortie d’une turbine du turboreacteur, etc.), en presence d’un decollement tpurnant. 20 [0040] En reference a la figure 1, on s’interesse plus particulidrement ici a un turboreacteur 1 double corps double flux equipant un avion d’affaire et comprenant un dispositif 2 de detection, conform© a ^’invention, Le turboreacteur 1 comport© notamment, de faqon connue, une souffiante, un compresseur axial basse pression, un compresseur axial haute pression, une charnbre de 25 combustion, une turbine haute pression et une turbine basse presston (non representes sur la figure 1), ainsi qua des capteurs 3 permettant de mesurer divers parametres de fonctionnement du turboreacteur 1 teis que par example la pression statique dans la charnbre de combustion (designee par PS dans la suite de la description) ou encore la temperature en sortie de la turbine basse presston 30 (designee par temperature T dans ia suite de la description).5 to IS 20 25 CA 03121019 2021-05-26 10

[0041] Dans Ie mode de realisation decrit lot, la pression statique PS dens la chambre de combustion est mesuree au moyen d'un capteur 3A dispose en entree de la chambre de combustion, el la temperature T est mesuree au moyen d'un capteur SB place en sortie de la turbine basse pression du turboreacteur 1.

[0042] Un tel turboreacteur est par example un turboreacteur a double corps de relativement petite tailie, tel qua notamment oeux equipant les avions d’affaire. L’invention stepplique toutefois a d’aubes turboreacteurs adaptes a un tel contexte presentant un risque d'apparition d'un decollement tournant dans un compresseur.

[0043] Conformement a l’invention, Ie dispositif 2 de detection considers, pour detector la presence d’un denotement toumant affectent Ie turboreacteur 1, tes deux indicateurs suivants : - one pression statique PS bruitee (au-dela d'un certain souil) dans la chambre de combustion du turboreacteur 1 : et - une temperature T excessive en sortie de la turbine basso pression du turboreacteur 1,

[0044] L’existence de cars indicateurs laisse presager la presence d’un decollement tournant affectant un compresseur du turboreacteur 1. comma par exempla Ie compresseur haute pression. Bien entendu, d’autres indicateurs en sus de ceuxci peuvent etre envisages pour renforcer encore la fiabilite de la detection et eviier notamment les fausses alarmes.

[0045] Dans te mode da realisation decrit ici, Ie dlsposO 2 de detection est Integra dans Ie calcuiataur 4 du turboreacteur 1. Un tel caleuteteur est oonnu en soi et n’est pas decrit en detail ici : il s’agit par exempie d'un dispositif de regulation pleine autorite de I'avion propulse par Ie turboreacteur 1, egalement connu sous Ie nom de FADEC (Full Authority Digital Engine Control).

[0048] Le dispositif 2 de detection s'appuie sur les Elements materials du caiculateur 4 qul dispose de Tarchitecture materielle d’un ordinateur representee schernatiquement a la figure 2. Le calculaleur 4 comprend notamment un processeur 5, une memoir© vive 6, une memoirs morts 7, une memoire flash non volatile 8, des moyens de communication 9 lui permertent notamment de communiquer avec les different© eapteurs 3 embargoes a bord de I’avion equipsCA 03121019 2021-05-26 WO 2020/115405 11 PCT/FR2019/052853 du turboreacteur 1 (et en particular avec les capteurs 3A et 3B de pression et de temperature) ainsi qua des moyens d’entrde/sortie 10 permettant an dispositif 2 de detection de signaler la presence d’un decollement tournant dans Ie turbor&acteur 1, afin par example de declencher une operation de maintenance 5 permettant de s’accommoder de celui-ci. [00471Dans Ie mode de realisation decrit ici, la mdmoire mode 7 du dlspositif 2 de detection constitue un support d’enregistrement conforms a 1'invention, hsible par Ie processeur 5 et sur iequel est enregistre un programme d'ordinateur PROG conforme a Unvention, comportant des instructions pour I’execution d’une partie 10 des etapes du procede de detection selon I’invention,

[0048] Le programme d’ordinateur PROG definii des modules fonctionneis (et logicieis ici) du dlspositif 2 de detection qui utilisent ou s’appuient notamment sur les elements materials 5-10 du calculateur4 mentionnds preoedemment Ces modules comprennent en particular ici, comme iliustre a la figure 1 : 15 - un module de determination 2A, configure pour determiner un niveau de variation de la pression statique PS dans la chambre de combustion du turbordacteur 1 autour de sa valeur moyenne. Dans le mode de realisation decrit id, le module de determination 2A comprend lui-meme piusieurs (sous-)modules lui permettant de determiner le niveau de variation de la pression statique PS, a 20 savoir un module d'evaluation 2A1, un module de calcul 2A2 et un module de mise a jour 2A3, dont les functions respectives sont detaillees davantage uiterieurement ; - un premier module de comparison 28, configure pour comparer ce niveau de variation de la pression statique par rapport a un premier seuil reference par 25 THRl ; - un deuxieme module de comparaison 2C< configure pour comparer la temperature T mesuree en sortie de la turbine basse pression du turbor6acteur 1 par rapport a un deuxieme seuil note THR2 ; st - un module de detection 2D d'une presence d:un decollement tournant, active si 30 le niveau de variation de ia pression statique PS est superieur au seuil THR1 et la temperature T en sortie de la turbine basse pression est superieure au seuil THR2.CA 03121019 2021-05-26 12 [0049]Les modules 2A a 2D sent decrits plus en detail maintenant en reference aux etapes du precede de detection selon [’invention,

[0050] La figure 3 represent©, sous forme d’ordlnogramme, les principales etapes du precede de detection selon I’invention, dans un mode particuller de realisation 5 dans lequel ces etapes sont mises en oeuvre par Ie dsspositif 2 de detection equipant Ie turboreacteur 1.

[0051] Dans I'exemple deent id, on envisage la detection d’un decollement tournant affectant Ie compresseur haute pression du turboreacteur 1. Cette hypothese n’est toutefois pas limitative. I’invention pouvant regalement etre appliques au ia compresseur basso pression du turboreacteur 1. [0052]De fagon connue, un turboreacteur est susceptible de rencontrer une situation de decollement tournant fors de deux phases de fonctionnement distinctes du turboreacteur, a savoir : - lors d’une phase de demarrage ou de rallumage du turboreacteur (turboreacteur 15 en fonctionnement « sub-idle .») ; et/ou - lors d’une phase de regulation de la poussee. apres demarrage (turboreacteur en fonctionnement « off-idle »).

[0053] Conformement au mode de realisation deent ici, pour preserver les ressources de faviun et du calculateur 4, Ie precede de detection selon 20 ['invention n’est mis en ceuvre par Ie dispositif 2 de detection que lorsque I'on a detect® un ailumage du turboreacteur 1 et une autorisation effective d’injection de carburant dans ie turboreacteur 1 (etape EW). Ces deux evenements peuvent etre aisement detectes en analysant les commandos de demarrage du turboreacteur 1, qui indiquent si celui-ci est dans une phase de 25 d&marrage/rallumage, ainsi que les consignee d’injection de carburant fournies notamment par Ie calculateur 4. [00-541En variant©, dans un autre mode de realisation, Ie precede de detection peut n’&tre mis en oeuvre que lorsqu’on detects que Ie turboreacteur 1 se trouve dans I'une ou fautre des deux phases precitees, et ce, afin de preserver encore 30 davantage les ressources de "avion et du calculateur 4.

[0055] Suite a cette detection, Ie dispositif 2 de detection declenche la surveillance de ia pression statique PS dans la chambre de combustion du turboreacteur 1 etCA 03121019 2021-05-26 WO 2020/115405 13 PCT/FR2019/052853 de la temperature T en sortie de la turbine basse pression du turboreacteur 1, conform^ment a nnvention.

[0056] Pour surveiller is pression statique PS dans la chambre de combustion du turboreacteur 1, et plus precisement Ie niveau de variation de ia pression 5 statique autour de sa valeur moyenne, Ie dispositif 2 de detection utilise, dans Ie mode de realisation decrit ici. un compteur CNT aussi design© par « compteur de bruit ». Ce compteurde bruit CNT est increments et decrement© de sorte a etre repn&sentatif du niveau de variation de la pression statique PS. II est initialise a zero suite a la detection de faitemage du turboreacteur 1 et de factorisation io effective d'injection de carburant dans Ie turboreacteur 1 (etape E20). D’autres evdnements pouvant entrainer une reinitialisation du compteur CNT sont decrits plus en details ulterieurement

[0057] Pour cheque mesure note© PS(t-nTe) acquise a un instant t~nTe par Ie capteur 3A de la pression statique PS dans la chambre de combustion (etape 15 E30). ou Te designs la period© d’acquisition du capteur 3A et n un entier superieur ou egal a 0, Ie module de determination 2A du dlspositif 2 de detection evalue, parTintermediaire de son moduled’evaluation 2A1, ia difference notes APS(nTe) entre ia valeur PS(nTe) de ia pression statique PS bonnes par la mesure et la valeur moyenne (nominale) PSnom(nTe) de la pression statique PS 20 evaiuee a cet instant (etape E4Q), soft : AP'S(nTe)=PS(nTeXPSnom(nTe)).

[0058] On note que chaque mesure acquis© par Ie capteur 3A constitue un echantillon a I'instant nTe du signal de mesure tempore! PS(t) de la pression statique au sens de I’invention, t designant Ie temps.

[0059] Dans Ie mode de realisation decrit ici, la valeur nominate ou moyenne 25 PSnom(nTe) de ia pression statique a I’instant nTe est obtenue en filtrant te signal de mesure PS(t) delivre par Ie capteur 3A de pression au moyen d’un flitre passe-bas. Ce flitrage permet de supprimer ies variations de la pression dans Ie signal de mesure (en Ie debarrassant de sescomposantes hautes frequences), autrement dit de « d^bruiter » te signal acquis par te capteur 3A de mesure. Les 30 parametres du We passe-bas (gain, ordre, retard(s), etc,) sont choisis de sorte a filtrer te signal utile : tear determination ne poserait aucune difficult© a rhomme du metier et n’est pas decrite ici.CA 03121019 2021-05-26 14

[0060] La difference APS(nTe) est steckee ici par Ie module de determination 2A dans sa memoirs non volatile en association aven instant d'echantiilonnage nle. [00611Puis, Ie module de determination 2A, par ilntermediaire de son module de calcul 2A2, calcule i ecad note 6(nTe) entre la difference APS(nTe) caicuiee pour 5 Finstant nTe et la difference APS((n~1)Te) calculee pour la mesure de la pression statique acquise a nnstant precedent (n~1)Te (etape E50). Dans Ie made de realisation decrit ici. recart 6(nTe) est calcule par Ie module de calcul 2A2 d partir de la relation suivante : 6(nTe)-|APS(nTe)^PS((n-1)Te)[ ou | | designs la valeur absolue. L’ecart 6(nTe) ainsi calcule correspond a la io longueur du signal de mesure PS(t) de la pression statique entre les echantillons aux instants nTe st (n-l)Te. [00621Dans le mode de realisation ddcrit ioi, Ie module de determination 2A determine ensuite si des evenements predetermines susceptibles d’entrainer des variations de la pression statique PS(nTe) de la chambre de combustion auteur 15 de sa valeur moyenne sent en cours de realisation (etape test E60). Un tel evenement est par exemple la vacation de la position d’une ou de plusieurs geometries variables du turboreacteur 1, Une geometric variable d un turboreauteur est an organs mobile dont te position peut etre oommandee pour agir sur la circulation d’un fluide dans Ie turboreacteur, par example un fluid© tel 2.0 quo Ie flux de gaz dans la veins pnmaire, afin de oontroler Ie comportement du turboreacteur. Les geometries variables peuvent etre des vannes, telles que par example des vannes de decha^e d’air aussi commandment designees par VBV (pour Vanable Bleed Valve) ou par HBV (pour Handling Bleed Valve) seion leur fanction par rapport a on compresseur basse pression ou un compresseur haute 25 pression d'un turboreacteur a double corps. Si Ie module de determination 2A detente un tel evenement a bord du turboreacteur 1 (reponse out & letape test E60), alors aucune mise a jour du compteur de bruit CNT n’est entreprise tent que I’evenement est detecte (etape EZO). Autrement dit, la mise a jour du oompteur de bruit CNT est suspendue pendant toute la period© ou one variation 30 de la position de la geometric variable est operec.

[0063] Sinan (reponse non a ”etape test E60), Ie module de determination 2A compare, par t’intermediaire de son module de mise a jour 2A3, lecart S(nTe)10 15 20 25 30 CA 03121019 2021-05-26 WO 2020/115405 15 PCT/FR2019/052853 calcule avec differents seuils pour determiner comment mettre a jour Ie compteur ONT en fonction de cet ecart.

[0064] Plus precisement, II determine dans un premier temps si recart 6(nTe) est reprdsentatif d’un bruit du a une instability du compresseur haute pression du turboreacteur 1 ou s’H est davantage du a des perturbations ou des erreurs correspondent a d'autres phenomenes qui ne sont pas lies a proprement patter a un fonctionnemenl. ©normal du compresseur ou du turboreacteur (et a fortiori a un decollement tournant), comme par exemple a un bruit d’acquisition du signal de mesure ou a du bruit provenant d’erreurs numeriques induites par ie filtrage du signal de mesure opera pour determiner la valeur nominale de la pression statique, etc. Les inventeurs ont constate que ces perturbations induisent par nature des ecarts moindres entre les echantlllons du signal de mesure par rapport aux ecarts constates en presence d’une instability du compresseur et Ie cas echeant d’un decollement toumant. La figure 4A illustre un exemple des variations des ecarts de la pression statique par rapport a sa valeur moyenne dans Ie cas de la presence d’un decollement tournant. En d’autres mots, on constate one variation plus faible d’un echantillon a I’autre des variations de la pression statique autour de sa valeur moyenne. Pour tenir compte de ce comportement, et ainsi determiners! I’ecart 6(nTe) est representatif d’un bruit du a une instability du compresseur haute pression du turboreacteur 1. Ie module de mise a jour 2A3 compare- I’ecart 6(nTe) avec un seuil THR3 (troisieme seuil au sens de I’invention), cduLci pouvant etre determine aisement experimentalement (etape test E80).

[0065] Si I’ecart 6(nTe) est inferieur ou egal au seuil THRO (reponse non a I’etape test E80, voir aussi la figure 4B iilustrant ce cas de figure), alors Ie module de mise a jour 2A3 considers que cet ecart n’est pas du a une instability du compresseur ni a fortiori a un decollement tournant : dans ce cas, Ie module de mise a jour 2A3 decrement© Ie compteur de bruit ONT (etape E90).

[0066] Si en revanche I’ecart S(nTe) est superieur au seuil THR3 (reponse oui a i’etape test E60, voir aussi ia figure 4C illustrant ce cas de figure), alors Ie module de mise a jour 2A3 considers que cet ecart est du a une instability du compresseur, et potentiellement a un decollement tournant : dans ce cas, Ie module de mise a jour 2A3 increments Ie compteur de bruit CRT (etape El00).5 10 15 20 25 30 CA 03121019 2021-05-26 16

[0067] Dans le mode de realisation decrit ici, la valeur utilise© pour incrementer Ie compteur de bruit CNT a I'etape E100 depend de ia valour de l:eoart 5(nTe). Phis partiouherement icl cette valour varie lineairement en function de recart 8(nTe) selon une fonction croissant© de celui-ci, En outre, la valeur utilises pour d^crementer Ie compteur CNT Ie cas echeant lore de I’etape E90 esi choisie hTerieure aux valours ulilisees pour incrementer le compteur CNT, De cette sorts on s’assure de garder dans ia valeur du compteur de bruit CNT une trace d’une variation important© de la pression statique PS,

[0068] On note par ailleurs, que pour eviter que Ie compteur de bruit CNT ne prenne des valours aberrantes, on pent envisage;' de Ie farcer a ne pas etm inferieure a une valeur minimale (par example 0) ei de ne pas depasser une valeur maximale (par exempie 100). En d'autres mots, si au gre des incrementations el des decrementations, la valeur du compteur devient negative, ©lie est contrainte a 0, et si she depasse la valeur maximale definie (ex. 100), elie est contrainte a cette valeur maximale. [00691Le compteur de bruit CNT maintenu a jour par Ie module de miss a jour 2A3 reflate le niveau de variation de la pression statique PS dans la chambre de combustion du turboreacteur 1 par rapport a sa valeur moyenne. II est compare par le premier module de comparaison 2B du dispositif .2 de detection a un seuil THR1 (premier seuil au sens de nnventlon) pour determiner si ce niveau de variation est acceptable ou au contraire est symptomatique d’une instabTte du compresseur haute pression du turboreacteur 1 (etape test EH0). Le seuil THR1 peut etre aisement determine de facon experimentale. II est choisi suffssamment grand pour eviter tout risque de fausse detection.

[0070] Si le compteur de bruit CNT est interieur ou egal au seuil THR1 (reponse oui a I’etape test E110), ies etapes E30 a E1ID sent reiterbes avec une nouvelle mesure de la pression statique PS acquise par le capteur 3A.

[0071] Si le premier module de comparison 2B determine que le compteur de bruit CNT est superieur au seuil THR1 (reponse non a letape test E120), alors il active un indicafeur 11 dit de bruit de ia pression statique PS indiquant qu:une instabilite du compresseur haute pression du turboreacteur 1 est suspecteeCA 03121019 2021-05-26 17 (etape El20). Dans Ie mode de realisation decrit ici, cette activation consists a positionner rindicatour 11 a la vateur 1.

[0072] Les etapes E30 a El20 sent ensuite reiterees avec de nouvelles mesures de la pression statique PS acquisos par Ie capteur 3A. s [0073] Comma mentionne precedemment, Unventiun s’appuie sur la surveillance de plusieurs signatures comportemontales d'un decollement tournank Ainsi, outre les variations de la pression statique dans la chambre de combustion du turboreacteur 1, Ie depositif 2 de detection surveille egalement, dans Ie mode de realisation decrit ici, la temperature T en sortie de ia turbine basse pression du io turboreacteur 1. Une temperature T excessive, combines a un niveau de variation de la pression statique PS autour de sa moyenne superieure au seuil THR1 declenche la detection d’un decollement tournant.

[0074] En parallels des etapes E20 a El20 de surveillance du niveau de variation de la pression statique PS, Ie dispositif 2 det detection, par Untermediaire de son 15 deuxieme module de comparaison 2G, compare chaque mesure de la temperature T acquise par Ie capteurde temperature 3B (etape El30), par exemple a I'instant nTe, par rapport a un seuil THR2 predetermine (deuxieme seuil au sens de rmvention) (etape test E140), Le seuil THR2 est fixe de sorte a detector one temperature excessive en sortie de la turbine basse pression du ?.o turboreacteuri, symptomatique d'un dysfonctionnement du compresseur et susceptible de provenir d’un phenomena de surchauffe du turboreacteur 1 en raison de la presence d'un denotement toumant. Ce seuil THR2 peat etre determine experimentalement. II est choisi suffisamment grand pour eviter tout risque de fausse detection. 25 [0075] Si la temperature T(nTe) est inferieure ou egale au seuil THR2 (reponse oui a I’etape test E140), aucune action n’est enterprise et une nouvelle mesure est consideree. [00761 En revanche, si la temperature T(nTe) est superieure au seuil THR2 (reponse nun a l etape test E140), un indicateur de temperature excessive notee 30 I2 est active (etape El50). Dans le mode de realisation decrit ici, cette activation consist© a positionner l indicateur 12 a la valeur 1.CA 03121019 2021-05-26 10 18 [0077]Dans Ie made de realisation decrit id, Ie module de detection 2D du dispositif 2 de detection est configure pour determiner si les deux indicateursII et 12 sont actives simultanement (etape test E160), autrement dit, pour detector si a un instant donn^, les deux indicateurs II et 12 sont tous les deux positionnes a la vaieur 1.

[0078] Dans Ie cas contraire (reponse non a 1‘etape test E160), Ie dispositif 2 de detection continue sa surveillance de la temperature en sortie de la turbine basse pression et des variations de la pression statique dans la chambre de combustion.

[0079] Si Ie module de detection 2D determine que les deux indicateurs II et 12 sont actives (rdponse oui a I'etape test El60), aters il detects la presence d'un decollement tournant affectant Ie compresseur haute pression du turboreacteur 1 (etape E170) et Ie notifies par exemple via ses moyens d’entree/sortie 10 afin de declencher une operation de traitement de co decollement tournant (etape El80). Un tel traitement est connu en soi et n’est pas decrit en detail Id.

[0080] Suite au traitement du decollement tournant, les indicateurs 11 et I2 sont reinitialises a zero de meme que Ie compteur de bruit CUT (etape El90).

Claims

19 Revindications [Revendication 1] Precede de detection d'un decollement tournant affectant un compresseur d'un turboreacteur (1), caracterise en ce qu'ii comprend : - one etape de determination (E90,E100) d'un niveau de variation d’une pression statique dans one chambre de combustion du turboreacteur autour d'une vaieur moyenne de Iadite pression statique ; - une etape de comparison (Ell) du niveau de variation de la pression statique par rapport a un premier seuil (THR1) ; - une etape de comparison (£140) d'une temperature mesuree en sortie d’une turbine du turboreacteur par rapport a un deuxieme seuil ; et - si ie niveau de variation de la pression statique est superieur au premier seuil et ia temperature en sortie de la turbine est superieure au deuxieme seuil, une etape de detection (E170) d'une presence d'un decollement tournant [Revendication 2] Precede de detection seion la revendication 1 dans lequel I'etape de determination comprend : ~ une dtepe d’evaluation (E40), pour une pluralite d’echantillons d’un signal de mesure de la pression statique dans ia chambre de combustion,, d'une difference entre la vaieur de la pression statique pour lesdits echantilions et la vaieur moyenne de la pression statique ; - pour cheque pairs d’echantillons successifs de iadite pluralite d’echantillons comprenant un premier et un deuxieme echantilion : •• une etape de caicul (£50) d'un ecart entre la difference evaluee pour Ie premier echantillon et ia difference evaluee pour Ie deuxieme echantillon; - une etape de mise a jour (E90,E100) d'un compteur (CNT) en fonction de recart determine; ledit compteur representant Ie niveau de variation de la pression statique par rapport a sa vaieur moyenne. [Revendication 3] Procede de detection selon la revendication 2 dans lequel I'etape de mise a jour comprend :CA 03121019 2021-05-26 20 " une decrementation (E90)du compteur si l'ecart determine est inferieur ou egal a un trcis&me seuU (THR3); et - une incrementation (EWO) du compteur si l'ecart determine est superieur au troisieme seuil (THR3). 5 [Revendication 4] Procede de detection selon la revendication 3 dans lequel lors d une incrementation (EWO) du compteur, Ie compteur est increments d'une valeur qui est une fonction croissante de l'ecart determine. [Revendication 5] Precede de detection selon la revendication 3 ou 4 dans lequel lors d'une decrementation (E90) du compteur, Ie compteur est io decrements d'une valeur inferieure aux valeurs utilisees pour incrementer Ie compteur lors d'incrementations du compteur, [Revendication 6] Procede de detection selon I'une quelconque des revendications 2 a 5 comprenant en outre : - une etape de detection (E60) d'une variation d'une position d'une geometrie is variable du turboreacteur susceptible d'engendrer une variation de la pression statique dans la chambre de combustion; - une etape de suspension (E70) de I'etape de mise a jour du compteur tant que iadite variation de la position de la geometrie variable est detected. [Revendication 7] Procede de detection selon I'une quelconque des 20 revindications 2 a 6 comprenant en outre, suite a la detection de la presence d'un decollement tournant : - une etape de traitement (£180) dudit decollement tournant; et - suite a I'etape de traitement, une etape de reinitialisation (£190) du compteur (CNT). 25 [Revendication 8] Procede de detection seion I'une quelconque des revendications 1a 7 dans iequel I'etape de determination du niveau de variation de la pression statique et les etapes de comparison sont mises en oeuvre suite a la detection (E10) d'un allumage du turboreacteur et d'une autorisation effective d'injection de carburant dans Ie turboreacteur. so [Revendication 9] Disposal de detection (2) d'un decollement tournant affectant un compresseur d'un turboreacteur, comprenant : - un module de determination (2A), configure pour determiner un niveau de10 15 20 25 CA 03121019 2021-05-26 21 variation d une pression statique dans une chambre de combustion du turboreacteur autour d'une valeur moyenne de ladite pression statique; - un premier moduie de comparison (28), configure pour comparer Ie niveau de variation de la pression statique par rapport a un premier seuil ; •• un deuxieme module de comparison (2C) configure pour comparer une temperature mesuree en sortie d'une turbine du turboreacteur par rapport a un deuxieme seuil ; et - un module de detection (2D) d'une presence d'un decollement tournant, active si Ie niveau de variation de la pression statique est superieur au premier seuil et la temperature en sortie de la turbine du turboreacteur est superieure au deuxieme seuil, [Revendication 101 Dispositif de detection selon la revendication 9, dans lequei Ie module de determination comprend : - un moduie d'evaluation (2A1), configure pour evaluer pour une pluralite d'echantillons d'un signal de mesure de la pression statique dans la chambre de combustion, une difference entre la valeur de la pression statique pour lesdits 4chantillons et la valeur moyenne de la pression statique ; - un module de calcui (2A2)et un module de mise a jour (2A3), actives pour cheque paire d'echantillons successife de ladite pluralite d'echantillons comprenant un premier et un deuxieme echantillon : - ledit moduie de calcul etant configure pour calculer un ecart entre la difference evaluee pour Ie premier echantillon et la difference evaluee pour Ie deuxieme echantillon; et “ Ie module de mise a jour etant configure pour mettre a jour un compteur en fonction de I'ecart determine, ledit compteur representant le niveau de variation de la pression statique par rapport a sa valeur moyenne. [Revendication 11] Turboreacteur (1) comprenant un dispositif de detection (2) selon la revendication 9 ou 10.