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Intelligent Gearbox for Endurance Advanced Rotorcraft

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Des giravions plus sûrs: Utiliser la fusion de données pour mieux planifier l’entretien

Dans le but d’améliorer leurs performances et de réduire leur consommation de carburant, les hélicoptères sont conçus pour être de plus en plus légers. Racer, le démonstrateur d’Airbus, incarne la prochaine étape dans la course technologique vers la nouvelle génération de giravions, et il nécessite un système de surveillance de son état et de son usage qui est en soi une véritable prouesse technique.

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© Airbus

L’hélicoptère Airbus RACER est un bijou de technologie. Son premier vol est prévu pour 2020 et il devrait être deux fois plus rapide que les hélicoptères classiques avec une consommation de carburant inférieure de 25 %. Il offre une combinaison exceptionnelle de portance et de poussée, et se distingue par la conception unique de ses deux hélices latérales placées sur ses ailes en forme de caisson. Ces caractéristiques ne vont pas sans quelques prouesses technologiques. Contrairement à ses homologues classiques, le RACER est équipé d’un jeu de boîtes de vitesse latérales adapté à l’angle que forment la transmission et les arbres des hélices. La transmission des giravions étant généralement exposée à des charges extrêmes et à de hauts niveaux de vibrations, un entretien régulier est indispensable. Il s’avère tout autant nécessaire de disposer d’informations précises et en temps réel sur l’état de l’appareil. C’est là que iGear intervient. En effet, le projet s’est attaché à répondre à ces besoins en développant un système de surveillance multi-capteurs conçu spécifiquement pour les boîtes de vitesse latérales de RACER. «Des systèmes HUMS (Health and Usage Monitoring Systems) sont indispensables au suivi de l’état général des appareils. iGear tient compte de l’ensemble des aspects significatifs de leur condition, notamment en ce qui concerne les engrenages et les roulements. Il sera probablement testé sur le banc d’essai de la boîte de vitesse dont il contribuera à protéger toute l’architecture, qui intègre des technologies de pointe, telles que celles développées par Avio Aero pour les boîtes de vitesse latérales du RACER», explique le professeur Andrew Starr, responsable de l’Institut Through-life Engineering Services (TES) à l’Université de Cranfield. Airbus RACER apporte au système de transmission une complexité supplémentaire qui met les HUMS actuels à rude épreuve. En effet, il nécessite une surveillance des signaux de vibration des machines tournantes dans des conditions de fonctionnement variables. iGear rend cette surveillance possible en générant une carte de chaque indicateur d’état (CI pour Condition Indicator) individuel à partir des signaux de vibration dans une gamme définie de régimes de fonctionnement. La principale innovation du système repose sur l’utilisation de nombreux paramètres collectés en temps réel sur un large spectre de vitesses et de charges. «La fusion de données est utilisée pour combiner les informations collectées avec les connaissances rassemblées au fil du temps, afin d’obtenir un diagnostic robuste et fiable de l’état. Ce processus est totalement compatible avec l’ensemble des règles et procédures en vigueur dans ce secteur, ce qui donne aux experts l’opportunité d’observer ses performances et de l’adapter», explique le professeur Starr. L’identification des technologies constituait l’une des tâches les plus délicates du projet, et l’équipe iGear a donc étudié un large éventail de capteurs et d’algorithmes de diagnostic. Tout d’abord, les capteurs devaient couvrir un large éventail de paramètres tout en restant sensibles, cohérents et fiables. Ils devaient également répondre aux exigences environnementales et être faciles à intégrer à l’aéronef, tout en présentant un poids et un coût réduits. Par ailleurs, les algorithmes devaient être aussi sensibles que robustes, afin de fournir des résultats fiables et dignes de confiance avec une charge de calcul raisonnable. Enfin, ils devaient être conçus de manière à transmettre des informations utiles sur le cycle de vie de l’aéronef afin de permettre à son exploitant d’établir rapidement un ordre de priorité des tâches liées à son entretien. «Les essais menés en laboratoire sur une boîte de vitesse industrielle sont encore en cours, mais ils montrent une bonne sensibilité aux défaillances provoquées (produites volontairement en laboratoire) et produisent des données précieuses permettant la validation et la vérification des algorithmes. Les prochaines étapes couvriront un plus large éventail de scénarios, puis le système pourra être installé sur la boîte de vitesse d’un aéronef», explique encore le professeur Starr. Le système iGear est adapté à des appareils autres que le RACER. «Physiquement, il ne nécessite qu’un simple point de montage pour permettre une bonne transmission du signal. Les algorithmes peuvent être affinés en fonction des conditions de fonctionnement, ainsi que de la connaissance de l’état général», conclut le professeur Starr.

Mots‑clés

iGear, Airbus RACER, boîte de vitesse, hélicoptère, giravion, entretien, système de surveillance de l’état et de l’ usage (HUMS)

Informations projet

N° de convention de subvention: 738144

État

Projet en cours

  • Date de début

    1 Mars 2017

  • Date de fin

    30 Avril 2020

Financé au titre de:

H2020-EU.3.4.5.3.

  • Budget total:

    € 499 758,75

  • Contribution de l’UE

    € 410 044,13

Coordonné par:

Active Space Technologies, Actividades Aeroespaciais S.A.