Laurian Tiberiu MOCANU, AEROSTAR SA
Étendre l’ensemble des paramètres surveillés (tels que le débit de carburant, les pressions, les températures, la tension et le courant du démarreur/générateur et l’état des contacts) d’un banc de test existant tout en conservant la possibilité d’effectuer des tests réguliers sur les turboréacteurs pendant la phase de transition entre un ancien et un nouveau système.
À l’aide du logiciel de développement de système NI LabVIEW, d’un système d’acquisition de données NI CompactDAQ, d’un convertisseur USB/RS485 et d’un ensemble de capteurs et de transducteurs de haute précision, nous avons complété le système d’acquisition de données d’origine du banc de test avec les paramètres souhaités, sans interruption de la livraison des moteurs aux clients.
Laurian Tiberiu MOCANU - AEROSTAR SA
Alexandru Tristian BALMUS - AEROSTAR SA
Depuis 1953, Aerostar SA est un important fournisseur de produits, de services et de support pour plusieurs forces aériennes et terrestres et le marché de l’aviation civile (industriels et opérateurs) dans le monde entier. L’un de ses principaux domaines d’activité est la révision des turboréacteurs pour avions de chasse, avec plus de 6000 unités réparées.
Notre banc de test d’origine pour les turboréacteurs avait 40 ans, mais le bâtiment et les équipements lourds étaient encore en bon état. L’installation de surveillance et d’enregistrement des données était devenue obsolète et de nombreux paramètres étaient enregistrés manuellement. Par exemple, les paramètres hautement dynamiques étaient enregistrés sur film dans un enregistreur de données (FDR) et la mesure du débit de carburant était basée sur la méthode gravimétrique (comme la mesure du temps pendant lequel le moteur consomme une certaine quantité de carburant) plusieurs fois pendant qu’un moteur tourne.
Nous avons utilisé de manière intensive cette installation complexe lorsque la consommation de carburant n’était pas un problème majeur. La consommation totale de carburant pour chaque moteur se compte en plusieurs dizaines de tonnes. Or, tout pourcentage de réduction de la consommation de carburant représente une réduction de coût significative, compte tenu de l’augmentation du prix du carburant. La réduction de la consommation de carburant implique également une réduction des émissions de CO2, ce qui est bénéfique pour le pays.
À la fin des années 1990, la défaillance et l’obsolescence de l’enregistreur de film de type FDR nous ont contraints à le remplacer par un nouveau système d’acquisition doté des caractéristiques suivantes :
Au cours des dernières années, le marché de l’aviation a été confronté à de nouveaux défis dans le contexte de l’économie mondiale. Les nouvelles exigences auxquelles il fallait répondre pour tester les turboréacteurs comprenaient la réduction de la consommation totale de carburant pour les tests de moteurs, la réduction des émissions de CO2, la réduction de la pollution sonore, l’amélioration de la précision de la surveillance du processus, le calcul automatique des paramètres de rapport, l’accès à distance au processus de test et la surveillance vidéo du moteur dans tous les régimes.
Compte tenu des installations existantes et des nouvelles exigences, nous avons dû relever plusieurs défis. Nous devions maintenir une grande précision avec la mise en œuvre précédente, afin que les nouvelles installations ne perturbent pas le fonctionnement du système existant. Nous devions également continuer à travailler pendant la phase de transition afin de ne pas interrompre les tests réguliers des turboréacteurs pour les clients actuels. Enfin, nous avons dû intégrer les données existantes dans de nouvelles bases de données pour tirer parti des données et de l’expertise existantes.
Compte tenu des exigences et des défis ci-dessus, nous avons développé un nouveau système d’acquisition de données. Nous avons ajouté les nouveaux composants aux composants existants pour compléter les fonctionnalités et répondre à nos exigences.
Au cœur de l’équipement nouvellement ajouté se trouve le système NI CompactDAQ avec un châssis NI cDAQ-9172 à huit modules et les modules appropriés suivants pour acquérir les signaux des capteurs :
Le débitmètre massique Coriolis est un composant clé. Grâce à ce transducteur de haute précision, il est possible de mesurer le débit instantanément, ce qui rend inutile la méthode gravimétrique, très problématique. Grâce à la mesure permanente en ligne du débit de carburant, nous avons économisé des centaines de kilogrammes de carburant lors de chaque test de moteur. L’interface électrique du débitmètre Coriolis est RS485 et le protocole de communication est MODBUS RTU.
Pour des raisons de sécurité, le personnel ne peut pas entrer dans la chambre moteur pour effectuer des inspections et des ajustements pendant le fonctionnement du moteur à des régimes supérieurs. Par conséquent, pour inspecter visuellement différentes zones du moteur en marche, nous avons installé un système de surveillance vidéo dans la chambre moteur. Le système de surveillance vidéo se compose d’une caméra PTZ connectée à une télécommande PTZ et d’un PC avec une carte d’acquisition vidéo.
Chaque activité est contrôlée par un PC double cœur Pentium 4 doté de deux écrans larges LCD, d’un clavier, d’une souris, d’une imprimante couleur, d’un adaptateur LAN et d’un syntoniseur de télévision. Le système acquiert les données du châssis NI CompactDAQ via USB. Il lit le débit massique et la consommation totale de carburant à partir du débitmètre Coriolis via USB vers un convertisseur intelligent RS485. Il s’interface avec le système d’acquisition de données COTS existant à l’aide d’une ligne RS232 dans un arrangement CSMA/CD ingénieux qui reproduit Ethernet en parallèle avec un ancien PC Pentium fonctionnant toujours en tant que sauvegarde. Enfin, il affiche et enregistre les images de surveillance vidéo (voir figures 1 et 2).
Pour créer le logiciel, nous avons tiré parti des capacités de traitement parallèle natives de LabVIEW et de l’architecture multicœur des nouveaux PC. L’application effectue les tâches suivantes :
La figure 3 montre le panneau de commande de l’instrument virtuel (VI) principal.
Pendant le développement du logiciel et lors de l’intégration du matériel, l’équipe de support de NI Roumanie a fourni de précieux conseils en temps réel par téléphone et par e-mail. Ils ont partagé leurs meilleures pratiques pour configurer le système et effectuer un transfert continu de données à partir des modules d’acquisition de données.
Une étude d’impact économique des nouvelles fonctionnalités révèle plusieurs points positifs dans le processus de test d’un turboréacteur. Il réduit le temps nécessaire à la mesure du débit de carburant (Coriolis au lieu de la méthode gravimétrique). Il élimine également la nécessité d’effectuer des relevés manuels en utilisant un enregistrement DAQ instantané, ce qui réduit le temps de fonctionnement du moteur, facilite le dépannage et les réglages du moteur à l’aide de graphiques en temps réel et d’une surveillance/inspection vidéo dans tous les régimes, et réduit le temps de réglage du moteur. Ces points positifs ont permis de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2.
Laurian Tiberiu MOCANU
AEROSTAR SA
Condorilor 9
BACAU 600302
Roumanie
tiberiu.mocanu@aerostar.ro