特許 7433316 ターボジェットエンジン圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを検出する方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】ターボジェットエンジン圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを検出する方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F02C 9/00 20060101AFI20240209BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20240209BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20240209BHJP

   F23R 3/00 20060101ALI20240209BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20240209BHJP

【ＦＩ】

F02C9/00 B

F01D25/00 V

F01D25/00 W

F02C7/00 A

F23R3/00 E

F04D27/00 J

F02C7/00 F

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021531568

(86)(22)【出願日】2019-11-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-28

(86)【国際出願番号】 FR2019052853

(87)【国際公開番号】W WO2020115405

(87)【国際公開日】2020-06-11

【審査請求日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】1872254

(32)【優先日】2018-12-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】516227272

【氏名又は名称】サフラン・エアクラフト・エンジンズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エルダ，スフィアーヌ

(72)【発明者】

【氏名】カバレ，バンサン

(72)【発明者】

【氏名】ジェラッシ，セドリック

【審査官】古▲瀬▼ 裕介

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－０３８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６１５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１８６１９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０３８６７７１７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２５５９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１９３３５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／００

Ｆ０２Ｃ ９／００

Ｆ０２Ｃ ９／２０

Ｆ０２Ｃ ９／２８

Ｆ０２Ｃ ７／２８

Ｆ０１Ｄ １９／００

Ｆ０１Ｄ ２１／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０４Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボジェットエンジン（１）の圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを検出する方法であって、
－回転ストールに起因する、ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧の、前記静圧の平均値を中心とした変動のレベルを判定するステップ（Ｅ９０、Ｅ１００）と、
－静圧の変動のレベルを第１の閾値（ＴＨＲ１）と比較するステップ（Ｅ１１０）と、
－ターボジェットエンジンのタービン出口で測定された温度を第２の閾値と比較するステップ（Ｅ１４０）と、
－静圧の変動のレベルが第１の閾値よりも大きく且つタービン出口における温度が第２の閾値よりも大きい場合、回転ストールの存在を検出するステップ（Ｅ１７０）と、
を備えることを特徴とする、回転ストールを検出する方法。

【請求項2】

判定ステップが、
－燃焼室内の静圧の測定信号の複数のサンプルについて、前記サンプルの静圧の値と静圧の平均値との間の差を評価するステップ（Ｅ４０）と、
－前記複数のサンプルの、連続する第１および第２のサンプルの各ペアについて、
－第１のサンプルについて評価された差と第２のサンプルについて評価された差との間の偏差を計算するステップ（Ｅ５０）と、
－判定された偏差に応じてカウンタ（ＣＮＴ）を更新するステップ（Ｅ９０、Ｅ１００）であって、前記カウンタが、静圧の平均値に対する静圧の変動のレベルを表すステップと、
を備える、請求項１に記載の検出方法。

【請求項3】

更新するステップが、
－判定された偏差が第３の閾値（ＴＨＲ３）以下である場合のカウンタのデクリメント（Ｅ９０）と、
－判定された偏差が第３の閾値（ＴＨＲ３）よりも大きい場合のカウンタのインクリメント（Ｅ１００）と、
を備える、請求項２に記載の検出方法。

【請求項4】

カウンタのインクリメント（Ｅ１００）中に、カウンタが、判定された偏差の増加関数である値だけインクリメントされる、請求項３に記載の検出方法。

【請求項5】

カウンタのデクリメント（Ｅ９０）中に、カウンタが、カウンタのインクリメント中にカウンタをインクリメントするために使用される値よりも小さい値だけデクリメントされる、請求項３または４に記載の検出方法。

【請求項6】

－燃焼室内の静圧の変動を引き起こすことができる、ターボジェットエンジンの可変形状の位置の変動を検出するステップ（Ｅ６０）と、
－前記可変形状の位置の変化が検出される限り、カウンタを更新するステップを中断するステップ（Ｅ７０）と、
をさらに備える、請求項２～５のいずれか一項に記載の検出方法。

【請求項7】

さらに、回転ストールの存在の検出に続いて、
－前記回転ストールを処理するステップ（Ｅ１８０）と、
－処理ステップに続いて、カウンタ（ＣＮＴ）を再初期化するステップ（Ｅ１９０）と、
を備える、請求項２～６のいずれか一項に記載の検出方法。

【請求項8】

静圧の変動レベルを判定するステップおよび両方の比較するステップが、ターボジェットエンジンの点火およびターボジェットエンジンに燃料を噴射する実際の許可の検出（Ｅ１０）後に実施される、請求項１～７のいずれか一項に記載の検出方法。

【請求項9】

ターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを検出する装置（２）であって、
－回転ストールに起因する、ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧の、前記静圧の平均値を中心とした変動レベルを判定するように構成された判定モジュール（２Ａ）と、
－静圧の変動のレベルを第１の閾値と比較するように構成された第１の比較モジュール（２Ｂ）と、
－ターボジェットエンジンのタービン出口で測定された温度を第２の閾値と比較するように構成された第２の比較モジュール（２Ｃ）と、
－静圧の変動のレベルが第１の閾値よりも大きく且つターボジェットエンジンのタービン出口における温度が第２の閾値よりも大きい場合に作動される、回転ストールの存在を検出するモジュール（２Ｄ）と、
を備えている、回転ストールを検出する装置（２）。

【請求項10】

判定モジュールは、
－燃焼室内の静圧の測定信号の複数のサンプルについて、前記サンプルの静圧の値と静圧の平均値との間の差を評価するように構成された評価モジュール（２Ａ１）と、
－前記複数のサンプルの、連続する第１および第２のサンプルの各ペアについて起動される計算モジュール（２Ａ２）および更新モジュール（２Ａ３）と、
を備え、
－前記計算モジュールは、第１のサンプルについて評価された差と第２のサンプルについて評価された差との間の偏差を計算するように構成され、
－更新モジュールは、判定された偏差に応じてカウンタを更新するように構成され、前記カウンタが、その平均値に対する静圧の変動レベルを表す、
請求項９に記載の検出装置。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の検出装置（２）を備えているターボジェットエンジン（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空ターボ機械の一般的な分野に関する。本発明は、より具体的には、航空機に装備されたターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす、回転ストールの検出に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明は、民間航空機に装備するターボジェットエンジン、特に典型的には－２０℃未満の温度で非常に寒い天候で離陸を実行する必要があるターボジェットエンジンに有利であるが限定されない方法で適用される。本発明は、より具体的には、例えばビジネス飛行機に装備するターボジェットエンジンなど、比較的小さいサイズの二重スプール（１つの低圧スプールおよび１つの高圧スプール）を有するターボジェットエンジンに適用される。実際に、二重スプールを有するターボジェットエンジンの比較的小さいサイズは、高圧圧縮機のサイズおよび／または構造を制約する。これは、一般に、高圧圧縮機が必然的により大きなサイズである大型航空機に使用されるエンジンなどのより大きなエンジンと比較して、高圧圧縮機における挙動の相違を引き起こす。したがって、比較的小さいサイズのターボジェットエンジンの圧縮機における、回転ストールの出現のリスクは、比較的大きいサイズのターボジェットエンジンにおけるリスクよりも比較的大きい。

【0003】

既知の方法では、回転ストールは、ターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす空気力学的不安定性であり、圧縮機の回転速度よりも一般に遅い速度で圧縮機の周方向に伝播する流体の１つ以上の局所的なポケット（セルまたは剥離気泡と呼ばれる）の存在を特徴とする。

【0004】

この不安定性は、一般に、圧縮特性の弱化を引き起こし、特にターボジェットエンジンの過熱につながる圧縮機の効率の低下によって現れる。ターボジェットエンジンを始動するときにこの過熱現象が現れると、始動は中止されなければならず、その結果、ターボジェットエンジンを始動することができなくなる。さらに、回転ストールの存在に起因する不安定性は、圧縮機のブレードの早期摩耗につながる可能性がある、かなりの振動現象の原因となる。

【0005】

したがって、ターボジェットエンジンの圧縮機における回転ストールの出現を迅速且つ確実に検出することができることの重要性が容易に理解されよう。

【0006】

文献である国際公開第２０１２／００４５０６号は、回転ストール現象に関連するいくつかの挙動シグネチャの監視を組み合わせた１つの検出技術を記載している。より具体的には、ターボジェットエンジンのタービン出口における温度が、ターボジェットエンジンの異常な加速度、およびその速度の異常な低下、または圧縮機の異常な動作ライン（ターボジェットエンジンの燃焼室の出口における圧力とファンの入口における全圧力との間の圧力比）の識別に対応する特定の瞬間に有していた値に対して、所定の閾値よりも大きい上昇を受けたと判定されたときに、ターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールが検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】国際公開第２０１２／００４５０６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、ビジネス航空機に使用されるターボジェットエンジンまたは同等のサイズのターボジェットエンジンに特によく適合した代替の検出技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、最も具体的には、ターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを静圧の変動レベルを第１の閾値と比較する検出する方法であって、
－ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧の、この静圧の平均値を中心とした変動のレベルを判定するステップと、
－静圧の変動レベルを第１の閾値と比較するステップと、
－ターボジェットエンジンのタービン出口で測定された温度を第２の閾値と比較するステップと、
－静圧の変動のレベルが第１の閾値よりも大きく、且つタービン出口における温度が第２の閾値よりも大きい場合、回転ストールの存在を検出するステップと、
を備える方法に関する。

【0010】

結果として、本発明はまた、ターボジェットエンジンの圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールを検出する装置であって、
－ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧の、この静圧の平均値を中心とした変動レベルを判定するように構成された判定モジュールと、
－静圧の変動レベルを第１の閾値と比較するように構成された第１の比較モジュールと、
－ターボジェットエンジンのタービン出口で測定された温度を第２の閾値と比較するように構成された第２の比較モジュールと、
－静圧の変動のレベルが第１の閾値よりも大きく、且つ低圧圧縮機の出口における温度が第２の閾値よりも大きい場合に作動される、回転ストールの存在を検出するモジュールと、
を備える装置に関する。

【0011】

したがって、本発明は、回転ストールの２つの挙動シグネチャ、すなわちターボジェットエンジンの燃焼室における静圧の「ノイズ」の存在と、二重スプールターボジェットエンジンの低圧タービン出口における異常に高いレベルの温度とに基づく検出技術を提案し、この温度はまた、ＥＧＴ（排気ガス温度）温度としても知られている。

【0012】

ここでノイズによって意味されるのは、静圧が、ここでは公称値とも呼ばれるその平均値の周りで摂動または異常変動（すなわち、所与の閾値よりも大きい）を受けることである。この平均値は、例えば、燃焼室内の静圧の計測信号に高周波フィルタを適用することにより判定されることができる。

【0013】

そのような変動は、ターボジェットエンジンの圧縮機の不安定性の兆候である。本発明者らは、過剰なＥＧＴ温度と組み合わされたこの挙動シグネチャが、ビジネス航空機において使用されるもののサイズのターボジェットエンジンにおける回転ストールの存在を確実に検出するのに特に関連することを観察した。この信頼できる検出によって、本発明は、この種の回転ストールに対応するための技術を反応的且つ効果的にトリガする可能性を提供する。そのような技術は、それ自体公知であり、ここでは説明しない。

【0014】

特定の一実施形態では、判定ステップは、
－燃焼室内の静圧の測定信号の複数のサンプルについて、これらのサンプルの静圧の値と静圧の平均値との差を評価するステップと、
－第１および第２のサンプルを含む複数のサンプルの連続するサンプルの各ペアについて、
－第１のサンプルについて評価された差と第２のサンプルについて評価された差との間の偏差を計算するステップと、
－判定された偏差に応じてカウンタを更新するステップであって、このカウンタが、静圧の平均値に対する変動のレベルを表すステップと、
を備える。

【0015】

結果として、この実施形態では、本発明にかかる検出装置の判定モジュールは、
－燃焼室内の静圧の測定信号の複数のサンプルについて、前記サンプルの静圧の値と静圧の平均値との間の差を評価するように構成された評価モジュールと、
－第１および第２のサンプルを含む複数のサンプルの連続するサンプルの各ペアについて起動される計算モジュールおよび更新モジュールと、
を備え、
－計算モジュールが、第１のサンプルについて評価された差と第２のサンプルについて評価された差との間の偏差を計算するように構成され、
－更新モジュールが、判定された偏差に応じてカウンタを更新するように構成され、このカウンタが、その平均値に対する静圧の変動レベルを表す。

【0016】

この特定の実施形態は、信号のコード長、すなわち、ここではこの静圧の測定信号のコード長の原理に基づいて、燃焼室の静圧の変動レベルを評価することを提案する。この原理は、以下の観察に基づいている：所与の長さの経路を横切ることによって初期状態から逸脱する信号が最終状態に到達する。この経路を移動した距離は、最終状態に到達するために移動した公称（平均）距離と比較して、信号が予測よりも大きな距離を移動したかどうか、したがってその経路が法線に対して摂動されているかどうかを知ることを可能にする。摂動された経路は、その公称値に対して変動、すなわち摂動を受けた信号に対応し、ここではこの公称値に対してノイズが多いとみなされる。前述したように、このタイプの信号は、ターボジェットエンジンの高圧圧縮機における不安定性の兆候であり、それ自体、圧縮機に悪影響を及ぼす分離の挙動シグネチャを表す。

【0017】

静圧の平均値は、圧力信号が、ノイズが多いかどうかを判定するために使用される。この平均値での偏差の評価は、ノイズの非定常性を判定することを可能にする。信号の２つの連続するサンプルに関連する偏差間の経時的な変動が大きい場合、これは、その平均値付近に信号の強い変動があることを意味する。圧力信号のいくつかの連続するサンプル間で観察される経時的な変動に応じてカウンタを更新することは、圧力信号の公称値付近の変動レベルを定量化し、変動レベルがターボジェットエンジンの異常な挙動を反映しているか否かを検出することを可能にする。カウンタが特定の閾値に到達すると、回転ストールの潜在的存在を反映するインジケータが起動される。ＥＧＴ温度に対して当てられるこのインジケータは、回転ストールが実際にターボジェットエンジン内に存在するか否かを推定することを可能にする。

【0018】

特定の一実施形態では、更新するステップは、
－判定された偏差が第３の閾値以下である場合のカウンタのデクリメントと、
－判定された偏差が第３の閾値よりも大きい場合のカウンタのインクリメントと
を備える。

【0019】

この実施形態は、特に圧力の測定信号の取得、そのデジタル処理（例えば、公称値を判定するために圧力信号をフィルタリングする際の数値誤差）などに関連する「自然な」ノイズの存在に対応することを可能にする。

【0020】

例えば、カウンタのインクリメント中、カウンタは、判定された偏差の増加関数である値だけインクリメントされ、および／またはカウンタのデクリメント中、カウンタは、カウンタのインクリメント中にカウンタをインクリメントするために使用される値よりも小さい値だけデクリメントされる。

【0021】

これは、その平均値に対する静圧の実質的な変動に遭遇したという事実をメモリ（すなわち、カウンタの電流値において）に保持し、カウンタの能動的な監視を維持することを可能にする。

【0022】

特定の一実施形態では、検出方法はまた、
－燃焼室内の静圧の変動を引き起こすことができるターボジェットエンジンの可変形状の位置の変動を検出するステップと、
－前記可変形状の位置の変化が検出される限り、カウンタを更新するステップを中断するステップと
を備える。

【0023】

この実施形態は、ターボジェットエンジンの可変形状の位置の変化などの事象を考慮に入れることを可能にし、これは、ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧に影響を及ぼし、場合によってはその実質的な変化を引き起こす可能性がある。これらの変動は、正常であり、回転ストールの過度の検出を回避するために、この実施形態では静圧の変動レベルを推定するために考慮されない。したがって、本発明にかかる検出方法のロバスト性が改善される。

【0024】

変形例として、他の事象が、その平均値付近の静圧の変動レベルを表すカウンタの更新の中断をトリガすることができることに留意されたい。

【0025】

特定の一実施形態では、回転ストールの存在の検出に続いて、本方法は、
－回転ストールを処理するステップと、
－処理ステップに続いて、カウンタを再初期化するステップと
を備える。

【0026】

これは、ターボジェットエンジンの監視を再初期化し、ターボジェットエンジンで作動される介入を考慮して回転ストールを廃棄することを可能にする。

【0027】

特定の一実施形態では、静圧の変動レベルを判定するステップおよび比較するステップは、ターボジェットエンジンの点火およびターボジェットエンジンに燃料を噴射する実際の許可の検出後に実施される。

【0028】

これは、監視を最適化し、ターボジェットエンジンで回転ストールが実際に発生する可能性がある状況に限定することを可能にする。

【0029】

特定の一実施形態では、検出方法の異なるステップは、コンピュータプログラム内の命令によって判定される。

【0030】

結果として、本発明はまた、記憶媒体上のコンピュータプログラムであって、検出装置、またはより一般的にはコンピュータに実装されることができ、上述した検出方法のステップの実施に適した命令を含む、プログラムに関する。

【0031】

このプログラムは、任意のプログラミング言語を使用することができ、部分的にコンパイルされた形式、または任意の他の望ましい形式など、ソースコード、オブジェクトコード、またはソースコードとオブジェクトコードとの間の中間コードの形式とすることができる。

【0032】

本発明はまた、コンピュータによって読み取り可能であり、上述したコンピュータプログラムの命令を含む記憶媒体に関する。

【0033】

情報支持体は、プログラムを記憶することができる任意のエンティティまたはデバイスとすることができる。例えば、支持体は、ＲＯＭ、例えばＣＤ ＲＯＭまたはマイクロ電子回路のＲＯＭなどの記憶媒体、または磁気記録媒体、例えばハードディスクさえも含むことができる。

【0034】

一方、記憶媒体は、電気または光ケーブルを介して、無線または他の手段によってルーティングされることができる電気または光信号などの伝送可能な媒体とすることができる。本発明にかかるプログラムは、特に、インターネット型のネットワーク上にアップロードされることができる。

【0035】

あるいは、情報支持体は、プログラムが組み込まれた集積回路とすることができ、回路は、問題の方法の実行に適しているか、またはその実行に使用される。

【0036】

本発明はまた、本発明にかかる検出装置を備えるターボジェットエンジンに関する。

【0037】

ターボジェットエンジンは、本発明にかかる検出方法および装置として前述したのと同じ利点を有する。

【0038】

本発明の他の特徴および利点は、任意の限定的な特徴を欠く１つの例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下に与えられる説明によって明らかになるであろう。図では以下のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明にかかる回転ストールを検出する装置を備える、本発明に適合するターボジェットエンジンをその環境において示している。

【図2】特定の実施形態における、本発明にかかる検出装置を組み込んだターボジェットエンジンの計算機の実体アーキテクチャを概略的に示している。

【図3】図１の検出装置によって実施される本発明にかかる検出方法の主要なステップを示している。

【図4A】特定の場合におけるその公称値に対する静圧の偏差の変動を示している。

【図4B】図４Ａは、別の特定の場合におけるその公称値に対する静圧の偏差の変動を示している。

【図4C】図４Ａは、別の特定の場合におけるその公称値に対する静圧の偏差の変動を示している。

【発明を実施するための形態】

【0040】

前述のように、本発明は、ターボジェットエンジンの圧縮機における、回転ストール現象の存在を確実に識別するために、回転ストール現象に関連するターボジェットエンジンのいくつかのインジケータまたは挙動シグネチャを組み合わせることを有利に提案した。ここで挙動シグネチャとは、回転ストールの存在下でのターボジェットエンジンの動作パラメータ（例えば、ターボジェットエンジンの燃焼室内の静圧、ターボジェットエンジンのタービン出口の温度など）の挙動特性を意味する。

【0041】

図１を参照すると、ここで特に興味深いのは、本発明に適合する、ビジネス航空機に装備され、検出装置２を備える二重スプールターボジェットエンジン１である。ターボジェットエンジン１は、特に、公知の方法で、ファン、軸流低圧圧縮機、軸流高圧圧縮機、燃焼室、高圧タービン、および低圧タービン（図１には示されていない）、ならびに例えば燃焼室内の静圧（以下、説明においてＰＳと称する）、または低圧タービン出口の温度（以下、説明において温度Ｔと称する）など、ターボジェットエンジン１の様々な作動パラメータを測定することを可能にするセンサ３を含む。

【0042】

ここで説明する実施形態では、燃焼室内の静圧ＰＳは、燃焼室の入口に配置されたセンサ３Ａによって測定され、温度Ｔは、ターボジェットエンジン１の低圧タービン出口に配置されたセンサ３Ｂによって測定される。

【0043】

このタイプのターボジェットエンジンは、例えば、特にビジネス航空機に装備するものなど、比較的小型の二重スプールターボジェットエンジンである。しかしながら、本発明は、圧縮機における回転ストールの出現のリスクを有する、そのような状況に適した他のターボジェットエンジンに適用される。

【0044】

本発明によれば、検出装置２は、ターボジェットエンジン１に悪影響を与える回転ストールの存在を検出するために、以下の２つの指標を考慮する。
－ターボジェットエンジン１の燃焼室内のノイズの多い（特定の閾値を超える）静圧ＰＳ、および、
－ターボジェットエンジン１の低圧タービン出口での過剰温度Ｔ。

【0045】

これらのインジケータの存在は、例えば高圧圧縮機などのターボジェット１の圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールの存在を予測することを可能にする。もちろん、これらに加えて他のインジケータが考慮されて、検出の信頼性をさらに強化し、特に誤警報を回避することができる。

【0046】

ここで説明する実施形態では、検出装置２は、ターボジェットエンジン１の計算機４に組み込まれている。このタイプの計算機は、それ自体公知であり、ここでは詳細に説明しない。それは、例えば、ＦＡＤＥＣ（全自動デジタルエンジンコントロール）という名称でも知られる、ターボジェットエンジン１によって推進される航空機の全自動制御装置とすることができる。

【0047】

検出装置２は、図２に概略的に示されているコンピュータの実体アーキテクチャを有する計算機４の実体要素に依存する。計算機４は、特に、プロセッサ５と、ランダムアクセスメモリ６と、読み出し専用メモリ７と、不揮発性フラッシュメモリ８と、ターボジェットエンジン１を装備した航空機に搭載された異なるセンサ３（特に圧力および温度センサ３Ａおよび３Ｂ）と通信することを特に可能にする通信手段９と、例えばターボジェットエンジンが収容されることを可能にするメンテナンス作業をトリガするために、検出装置２がターボジェットエンジン１内の回転ストールの存在を信号で知らせることを可能にする入力／出力手段１０とを備える。

【0048】

ここで説明される実施形態では、検出装置２の読み出し専用メモリ７は、プロセッサ５によって読み取り可能であり、本発明にかかる検出方法のステップの一部を実行するための命令を含む、本発明に適合するコンピュータプログラムＰＲＯＧが記録される、本発明に適合する記憶媒体を構成する。

【0049】

コンピュータプログラムＰＲＯＧは、前述の計算機４の自体要素５～１０を使用するか、または特にそれに依存する検出装置２の機能（およびここではソフトウェア）モジュールを定義した。ここで、これらのモジュールは、特に、図１に示すように、以下のモジュールを備える。
－ターボジェットエンジン１の燃焼室内の静圧ＰＳの、その平均値付近の変動レベルを判定するように構成された判定モジュール２Ａを備える。ここで説明する実施形態では、判定モジュール２Ａ自体が、静圧ＰＳの変動レベルを判定することを可能にするいくつかの（サブ）モジュール、すなわち、評価モジュール２Ａ１、計算モジュール２Ａ２、および更新モジュール２Ａ３を備え、それぞれの機能については、以下にさらに詳細に説明する。
－この静圧の変動レベルを、ＴＨＲ１と呼ばれる第１の閾値と比較するように構成された第１の比較モジュール２Ｂ。
－ターボジェットエンジン１の低圧タービンの出力で測定された温度Ｔを、ＴＨＲ２で示される第２の閾値と比較するように構成された、第２の比較モジュール２Ｃ、および、
－静圧ＰＳの変動レベルが閾値ＴＨＲ１よりも大きく、且つ低圧タービンの出力における温度Ｔが閾値ＴＨＲ２よりも大きい場合に作動される、回転ストールの存在を検出するモジュール２Ｄ。

【0050】

モジュール２Ａから２Ｄは、本発明にかかる検出方法のステップを参照して、より詳細に説明される。

【0051】

図３は、本発明にかかる検出方法の主要なステップをフローチャートの形式で示し、特定の実施形態では、これらのステップは、ターボジェットエンジン１に装備された検出装置２によって実施される。

【0052】

ここで説明する例では、ターボジェットエンジン１の高圧圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールの検出が考慮される。しかしながら、この仮定は限定的ではない。本発明はまた、ターボジェットエンジン１の低圧圧縮機にも適用可能である。

【0053】

既知の方法では、ターボジェットエンジンは、ターボジェットエンジンの２つの別個の動作段階、すなわち、
－ターボジェットエンジンの始動段階または再始動段階中（「サブアイドル」運転中のターボジェットエンジン）、および／または、
－始動後の推力調整段階中（「オフアイドル」動作中のターボジェットエンジン）中、
に回転ストール状況に遭遇する可能性がある。

【0054】

本明細書に記載の実施形態に準拠すれば、航空機および計算機４のリソースを保護するために、本発明にかかる検出方法は、ターボジェットエンジン１の点火およびターボジェットエンジン１に燃料を噴射する実際の許可が検出された場合にのみ検出装置２によって実施される（ステップＥ１０）。これらの２つの事象は、ターボジェットエンジンが始動／再始動段階にあるかどうかを示すターボジェットエンジン１の始動コマンド、ならびに特に計算機４によって供給される燃料噴射設定点を分析することによって容易に検出されることができる。

【0055】

変形例として、別の実施形態では、検出方法は、ターボジェットエンジン１が前述の２つの段階の一方または他方にあることが検出された場合にのみ実施されることができ、これは、航空機および計算機４のリソースをさらに保存するためである。

【0056】

この検出に続いて、検出装置２は、本発明に適合する、ターボジェットエンジン１の燃焼室内の静圧ＰＳおよび、ターボジェットエンジン１の低圧タービン出口における温度Ｔの監視を開始する。

【0057】

ターボジェットエンジン１の燃焼室内の静圧ＰＳ、より正確にはその平均値付近の静圧の変動レベルを監視するために、検出装置２は、本明細書に記載の実施形態では、「ノイズカウンタ」とも呼ばれるカウンタＣＮＴを使用する。このノイズカウンタＣＮＴは、静圧ＰＳの変動レベルを表すようにインクリメントおよびデクリメントされ、ターボジェットエンジン１の点火の検出およびターボジェットエンジン１に燃料を噴射する実際の許可の後に０に初期化される（ステップＥ２０）。カウンタＣＮＴの再初期化を引き起こす可能性がある他の事象については、以下により詳細に説明される。

【0058】

燃焼室内の静圧ＰＳセンサ３Ａによって瞬間ｔ＝ｎＴｅに取得されたＰＳ（ｔ＝ｎＴｅ）で表される各測定値について（ステップＥ３０）、Ｔｅは、センサ３Ａの取得期間を表し、ｎは０以上の整数であり、検出装置２の判定モジュール２Ａは、その評価モジュール２Ａ１によって、測定によって与えられた静圧ＰＳの値ＰＳ（ｎＴｅ）と、その瞬間に評価された静圧ＰＳの平均（公称）値ＰＳｎｏｍ（ｎＴｅ）との間のΔＰＳ（ｎＴｅ）で表される差を評価する（ステップＥ４０）。すなわち、ΔＰＳ（ｎＴｅ）＝ＰＳ（ｎＴｅ）－（ＰＳｎｏｍ（ｎＴｅ））である。

【0059】

センサ３Ａによって取得された各測定値は、本発明の意味における静圧の経時的測定信号ＰＳ（ｔ）の、瞬間ｎＴｅにおけるサンプルを構成し、ｔは時間を指定することに留意されたい。

【0060】

ここで説明する実施形態では、瞬間ｎＴｅにおける静圧の公称値または平均値ＰＳｎｏｍ（ｎＴｅ）は、圧力センサ３Ａによって供給される測定信号ＰＳ（ｔ）をローパスフィルタによってフィルタリングすることによって得られる。このフィルタリングは、（その高周波成分を除去することによって）測定信号の圧力の変動を排除することを可能にし、換言すれば、測定センサ３Ａによって取得された信号を「ノイズ除去」することを可能にする。ローパスフィルタのパラメータ（利得、次数、遅延など）は、有用な信号をフィルタリングするように選択される：それらの判定は、当業者にとっていかなる困難ももたらさないため、ここでは説明しない。

【0061】

差ΔＰＳ（ｎＴｅ）は、ここでは、判定モジュール２Ａによって、サンプリング時点ｎＴｅに関連付けられて、その不揮発性メモリに記憶される。

【0062】

次に、判定モジュール２Ａは、その計算モジュール２Ａ２によって、瞬間ｎＴｅについて計算された差ΔＰＳ（ｎＴｅ）と、直前の瞬間（ｎ－１）Ｔｅにおいて取得された静圧の測定のために計算された差ΔＰＳ（（（ｎ－１）Ｔｅ）との間のδ（ｎＴｅ）で示される偏差を計算する（ステップＥ５０）。ここで説明される実施形態では、偏差δ（ｎＴｅ）は、以下の関係に基づいて計算モジュール２Ａ２によって計算される。
δ（ｎＴｅ）＝｜ΔＰＳ（ｎＴｅ）－ΔＰＳ（（ｎ－１）Ｔｅ）｜
ここで、｜｜は絶対値を示す。このようにして算出された偏差δ（ｎＴｅ）は、瞬間ｎＴｅおよび（ｎ－１）Ｔｅにおける、サンプル間の静圧の測定信号ＰＳ（ｔ）の長さに相当する。

【0063】

ここで説明する実施形態では、次に、判定モジュール２Ａは、燃焼室の静圧ＰＳ（ｎＴｅ）の平均値付近の変動を引き起こす可能性のある、所定の事象が発生しているかどうかを判定する（試験ステップＥ６０）。そのような事象の１つは、例えば、ターボジェットエンジン１の１つ以上の可変形状の位置の変化である。ターボジェットエンジンの可変形状は可動部材であり、その位置は、ターボジェットエンジンの挙動を制御するために、ターボジェットエンジン内の流体、例えば一次流内のガス流などの流体の循環に作用するように制御されることができる。可変形状は、二重スプールターボジェットエンジンの低圧圧縮機または高圧圧縮機に対するそれらの機能に応じて、例えばＶＢＶ（可変ブリード弁の場合）またはＨＢＶ（処理ブリード弁の場合）によっても一般的に指定される空気排出弁などの弁とすることができる。判定モジュール２Ａがターボジェットエンジン１に搭載されているこのタイプの事象を検出した場合（試験ステップＥ６０において肯定応答）、事象が検出される限り、ノイズカウンタＣＮＴの更新は行われない（ステップＥ７０）。換言すれば、可変形状の位置の変動が行われている全期間において、ノイズカウンタＣＮＴの更新が保留される。

【0064】

そうでない場合（試験ステップＥ６０において否定応答）、判定モジュール２Ａは、その更新モジュール２Ａ３によって、計算された偏差δ（ｎＴｅ）を異なる閾値と比較して、この偏差に応じてカウンタＣＮＴを更新する方法が判定される。

【0065】

より正確には、偏差δ（ｎＴｅ）がターボジェットエンジン１の高圧圧縮機の不安定性に起因するノイズを表すかどうか、または、例えば、測定信号の取得ノイズ、または静圧の公称値を判定するために実行される測定信号のフィルタリングによって誘発される数値誤差に起因するノイズなど、圧縮機またはターボジェットエンジンの異常動作に厳密に関連していない他の現象に対応する摂動またはエラーに起因するかどうか（さらに言えば、回転ストールに起因するかどうか）を最初に判定する。本発明者らは、これらの摂動が、圧縮機の不安定性および場合によっては回転ストールの存在下で認められる偏差と比較して、測定信号のサンプル間のより小さい偏差を自然に引き起こすことに注目した。図４Ａは、回転ストールが存在する場合の、静圧の平均値に対するその偏差の変動の一例を示している。換言すれば、その平均値付近の静圧の変動の１つのサンプルから別のサンプルへのより小さい変動が示される。この挙動を考慮に入れ、したがって偏差δ（ｎＴｅ）がターボジェットエンジン１の高圧圧縮機の不安定性に起因するノイズを表すかどうかを判定するために、更新モジュール２Ａ３は、偏差δ（ｎＴｅ）を閾値ＴＨＲ３（本発明の意味における第３の閾値）と比較し、これは実験的に容易に判定される（試験ステップＥ８０）。

【0066】

偏差δ（ｎＴｅ）が閾値ＴＨＲ３以下である場合（試験ステップＥ８０において否定応答。この特定の場合を示す図４Ｂも参照）、更新モジュール２Ａ３は、この偏差が圧縮機の不安定性に起因するものでも、回転ストールに起因するものでもないとみなし、この場合、更新モジュール２Ａ３は、ノイズカウンタＣＮＴをデクリメントする（ステップＥ９０）。

【0067】

一方、偏差δ（ｎＴｅ）が閾値ＴＨＲ３よりも大きい場合（試験ステップＥ６０において肯定応答。この特定の場合を示す図４Ｃも参照）、更新モジュール２Ａ３は、この偏差が圧縮機の不安定性に起因し、潜在的に回転ストールに起因するとみなし、この場合、更新モジュール２Ａ３は、ノイズカウンタＣＮＴをインクリメントする（ステップＥ１００）。

【0068】

ここで説明する実施形態では、ステップＥ１００においてノイズカウンタＣＮＴをインクリメントするために用いられる値は、偏差δ（ｎＴｅ）の値に依存する。ここでより詳細には、この値は、その増加関数に沿って偏差δ（ｎＴｅ）の関数として線形に変化する。さらに、ステップＥ９０においてカウンタＣＮＴをデクリメントする可能性がある値は、カウンタＣＮＴをインクリメントする値よりも小さくなるように選択されるため、ノイズカウンタＣＮＴの値に静圧ＰＳの大きな変動の痕跡が残ることが保証される。

【0069】

さらに、ノイズカウンタＣＮＴが異常な値をとることを回避するために、最小値（例えば、０）未満にならず、最大値（例えば、１００）を超えないようにすることを想定することができることに留意されたい。換言すれば、インクリメントおよびデクリメント中にカウンタの値が負になる場合、それは０に制約され、定義された最大値（例えば、１００）を超える場合、それはその最大値に制約される。

【0070】

更新モジュール２Ａ３によって最新の状態に保たれたノイズカウンタＣＮＴは、その平均値に対するターボジェットエンジン１の燃焼室内の静圧ＰＳの変動のレベルを反映する。それは、検出装置２の第１の比較モジュール２Ｂによって閾値ＴＨＲ１（本発明の意味における第１の閾値）と比較されて、このレベルの変動が許容可能であるか、または逆にターボジェットエンジン１の高圧圧縮機の不安定性の兆候であるかどうかを判定する（試験ステップＥ１１０）。閾値ＴＨＲ１は、実験的に容易に判定されることができる。それは、誤検出のリスクを回避するのに十分な大きさに選択される。

【0071】

ノイズカウンタＣＮＴが閾値ＴＨＲ１以下である場合（試験ステップＥ１１０において肯定応答）、センサ３Ａによって取得された静圧ＰＳの新たな測定値を用いてステップＥ３０～Ｅ１１０が繰り返される。

【0072】

第１の比較モジュール２Ｂは、ノイズカウンタＣＮＴが閾値ＴＨＲ１よりも大きいと判定した場合（試験ステップＥ１２０において否定応答）、静圧ノイズインジケータと呼ばれるインジケータＩ１を起動し、ターボジェットエンジン１の高圧圧縮機の不安定性が疑われることを示す（ステップＥ１２０）。ここで説明する実施形態では、この起動は、インジケータＩ１を値１に位置決めすることから構成される。

【0073】

次に、センサ３Ａによって取得された静圧ＰＳの新たな測定値を用いて、ステップＥ３０～Ｅ１２０が繰り返される。

【0074】

前述のように、本発明は、回転ストールのいくつかの挙動シグネチャの監視に依存する。したがって、ターボジェットエンジン１の燃焼室内の静圧の変化に加えて、検出装置２は、本明細書に記載の実施形態では、ターボジェットエンジン１の低圧タービン出口温度Ｔも監視する。過剰温度Ｔは、閾値ＴＨＲ１を超えるその平均付近の静圧ＰＳの変動レベルと組み合わされて、回転ストールの検出をトリガする。

【0075】

静圧ＰＳの変動レベルを監視するステップＥ２０～Ｅ１２０と並行して、検出装置２は、その第２の比較モジュール２Ｃによって、温度センサ３Ｂによって取得された温度Ｔの各測定値（ステップＥ１３０）を、例えば瞬間ｎＴｅにおいて、所定の閾値ＴＨＲ２（本発明の意味における第２の閾値）と比較する（試験ステップＥ１４０）。閾値ＴＨＲ２は、圧縮機の故障の兆候であり、回転ストールの存在に起因するターボジェットエンジン１の過熱現象に起因する可能性がある、ターボジェットエンジン１の低圧タービン出口における過剰温度を検出するように固定される。この閾値ＴＨＲ２は、実験的に判定されることができる。それは、誤検出のリスクを回避するのに十分な大きさに選択される。

【0076】

温度Ｔ（ｎＴｅ）が閾値ＴＨＲ２以下である場合（試験ステップＥ１４０において肯定応答）、何の動作も行われず、新たな測定が考慮される。

【0077】

一方、温度Ｔ（ｎＴｅ）が閾値ＴＨＲ２よりも大きい場合（試験ステップＥ１４０において否定応答）、Ｉ２で示される過剰温度インジケータが作動される（ステップＥ１５０）。ここで説明する実施形態では、この起動は、インジケータＩ２を値１に位置決めすることから構成される。

【0078】

ここで説明する実施形態では、検出装置２の検出モジュール２Ｄは、２つのインジケータＩ１およびＩ２が同時に起動されているかどうかを判定する（試験ステップＥ１６０）ように、換言すれば、所与の瞬間に、２つのインジケータＩ１およびＩ２が双方とも値１に位置決めされているかどうかを検出するように構成される。

【0079】

逆の場合（試験ステップＥ１６０において否定応答）、検出装置２は、低圧タービン出口における温度および燃焼室内の静圧の変動の監視を継続する。

【0080】

検出モジュール２Ｄは、２つのインジケータＩ１およびＩ２が起動されていると判定した場合（試験ステップＥ１６０において肯定応答）、ターボジェットエンジン１の高圧圧縮機に悪影響を及ぼす回転ストールの存在を検出し（ステップＥ１７０）、この回転ストールを処理するための動作をトリガするために、例えばその入力／出力手段１０を介してそれを通知する（ステップＥ１８０）。そのような処理は、それ自体公知であり、ここでは詳細に説明されない。

【0081】

回転ストールの処理に続いて、インジケータＩ１およびＩ２は、ノイズカウンタＣＮＴと同様に０に再初期化される（ステップＥ１９０）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】