Details

1. Vue fonctionnelle
Le banc d’essai et d’étalonnage avancé pour pompe à carburant intégrée et régulateur dans les moteurs d’avion est une installation d’essai complexe et multidomaine, conçue pour reproduire les conditions hydrauliques, pneumatiques et électriques auxquelles la pompe à carburant et son régulateur sont soumis dans un environnement aéronautique opérationnel.
La pompe à carburant et le régulateur intégrés constituent un accessoire moteur essentiel, chargé de délivrer le carburant à des pressions et débits précisément régulés, tout en ajustant simultanément la position des aubes directrices d’entrée du compresseur (IGV) en fonction de la vitesse moteur, de la température de l’air d’admission, de la pression de refoulement du compresseur et des commandes de la manette des gaz.
Le banc permet le réglage préliminaire de ces unités avant installation, offrant aux ingénieurs la possibilité de calibrer, vérifier et documenter les performances dans des conditions de laboratoire contrôlées. Cela garantit que chaque unité respecte les tolérances opérationnelles et ne présente aucun défaut susceptible de provoquer une défaillance en service. En plus de la simulation opérationnelle en direct, le banc intègre un système de préservation qui fait circuler une huile de protection chauffée à travers l’unité après les essais, prolongeant ainsi la durée de vie des composants et prévenant la corrosion pendant le stockage ou le transport.

2. Disposition et zonage du système
L’installation est divisée en trois zones physiquement séparées afin d’assurer la sécurité de l’opérateur, un flux de travail efficace et une réduction des interférences entre les systèmes. La salle de commande héberge le pupitre principal de l’opérateur, l’interface API/IHM et tous les indicateurs de mesure, isolant ainsi l’opérateur du bruit, des vibrations et des risques potentiels présents dans la zone d’essai. La cellule d’essai contient les sous-systèmes hydrauliques, pneumatiques et de préservation, disposés pour une accessibilité maximale lors de la configuration et de la maintenance. La salle d’isolation du moteur abrite le moteur d’entraînement et l’ensemble boîte de vitesses dans une enceinte à isolation acoustique, empêchant les vibrations et bruits de haute fréquence de se propager au système de carburant ou à l’environnement d’essai.

Le zonage soutient également une approche « sécurité avant tout », garantissant que tout fluide inflammable ou sous pression reste confiné dans des zones contrôlées, tandis que les systèmes électriques et de commande sont logés dans des coffrets antidéflagrants et maintenus à distance sécurisée des équipements de manipulation du carburant ATF.

3. Circuit hydraulique (carburant)
Le système hydraulique constitue la colonne vertébrale du banc d’essai, chargé du stockage, de la filtration, du conditionnement et de la distribution du carburant pour turbine d’aviation (ATF) vers la pompe à carburant intégrée et le régulateur, à des pressions et températures précisément régulées. Le système comprend un réservoir de service en acier inoxydable de 100 litres (série SS-300) avec une épaisseur de paroi de 3 mm pour résister aux surpressions et aux manipulations mécaniques. Le réservoir est équipé d’un capteur de niveau bas relié à un verrouillage de sécurité, qui arrête automatiquement les pompes pour éviter tout dommage de cavitation. Un couvercle amovible permet un accès facile pour le nettoyage et l’inspection internes, garantissant une propreté durable du carburant.


L’alimentation en carburant est assurée par deux pompes à engrenages distinctes. La pompe à engrenages haute pression est conçue pour un débit de 50 LPM à 50 kgf/cm², entraînée par un moteur électrique antidéflagrant monté sur pied et bride pour un alignement sûr. Cette pompe alimente les lignes d’essai principales, régulées par des valves de pression constante de haute précision réglées à 22 ± 0,2 kgf/cm² et 11 ± 0,2 kgf/cm². La seconde pompe à engrenages fonctionne à 50 LPM à 10 kgf/cm² et sert au circuit de circulation et de filtration, permettant au carburant d’être nettoyé et conditionné indépendamment du système principal de distribution.

Une filtration à plusieurs étages assure l’élimination des particules contaminantes jusqu’à 3 microns absolus. Les étapes de filtration comprennent un préfiltre de 16 μm, un filtre intermédiaire de 6 μm et un filtre final de 3 μm, chacun présentant un rapport bêta supérieur à 1000 pour garantir une efficacité de rétention élevée. Chaque boîtier de filtre est équipé d’un manomètre différentiel indiquant l’encrassement et protégé par une valve de dérivation calibrée à 3,5 bar, assurant un flux ininterrompu en cas d’obstruction.

Avant d’entrer dans l’unité d’essai, le carburant passe par un séparateur d’air qui élimine les bulles de gaz entraînées susceptibles d’affecter la régulation de la pression ou de provoquer des dommages de cavitation à l’unité. Une valve de vidange régulée par dôme maintient une contre-pression constante de 2 ± 0,2 kgf/cm² dans la ligne de retour, simulant avec précision la résistance d’un circuit de vidange de carburant moteur. La température du carburant est contrôlée par un échangeur de chaleur à plaques capable de gérer 50 LPM d’ATF du côté chaud, avec de l’eau refroidie à 6 kgf/cm² du côté froid, garantissant une température stable du fluide de travail dans la plage opérationnelle de 15 à 40 °C.

4. Réseau de simulation pneumatique
Le système pneumatique fournit à la fois des services d’air basse et haute pression pour simuler les fonctions d’air de prélèvement du moteur et pour sécher l’unité après les essais de carburant.

Le circuit basse pression est conçu pour le séchage après essai. L’air comprimé entre par un séparateur d’humidité et est périodiquement purgé par une valve manuelle afin d’évacuer l’eau condensée. L’air passe ensuite à travers un filtre à particules fines avant d’être dirigé vers l’unité via un tuyau flexible, garantissant l’élimination complète du carburant résiduel dans les conduits internes.

Le circuit haute pression simule l’air de prélèvement fourni aux éléments de détection de température, tels que le capteur TDK-Tp à l’intérieur de l’unité. Un régulateur de haute précision contrôle la pression d’air, suivi d’un filtre fin pour éviter toute contamination particulaire. En aval, une valve de réglage permet à l’opérateur de ventiler l’air vers l’atmosphère de manière contrôlée, simulant des événements transitoires de purge d’air. La pression est surveillée à la fois par un manomètre analogique pour la référence immédiate de l’opérateur et par un transducteur de haute précision relié au panneau de commande pour l’enregistrement des données.

5. Entraînement électrique et système de commande
Le système d’entraînement mécanique se compose d’un moteur électrique à grande vitesse couplé à une boîte de vitesses avec un rapport de réduction de 1:4,32, permettant à l’unité d’être entraînée jusqu’à 6200 tr/min tout en maintenant un couple élevé à basse vitesse. Le contrôle de la vitesse est assuré par un variateur de fréquence (VFD) vectoriel à boucle fermée avec retour codeur, offrant une résolution de vitesse de ±1 tr/min. Le moteur et la boîte de vitesses sont montés sur des isolateurs de vibrations dans la salle d’isolation du moteur, réduisant la transmission du bruit mécanique à la cellule d’essai.


Le panneau de commande situé dans la salle de commande est équipé de plusieurs afficheurs numériques (DRO) présentant en temps réel les données de pression d’alimentation et de vidange, les pressions pneumatiques, les températures de l’ATF et de l’huile de préservation, la consommation électrique (courant et tension), ainsi que les vitesses de rotation des arbres de sortie du moteur et de la boîte de vitesses. Les opérateurs contrôlent la séquence d’essai à l’aide de boutons rotatifs pour les réglages de vitesse et de consigne, d’un sélecteur Auto/Manuel, et de boutons-poussoirs dédiés pour le démarrage et l’arrêt des pompes, l’activation des vannes et le lancement des cycles de préservation.

Le système comprend un générateur de cycle d’impulsions pour l’actionnement des vannes électromécaniques sur l’unité testée. Ce générateur délivre une tension de 27 VDC à 40 Hz avec un cycle d’impulsions par défaut de 50 %, ajustable depuis le panneau avant afin de simuler divers signaux de commande ECU. La sécurité est assurée par des boîtiers antidéflagrants pour tous les dispositifs électriques, un circuit d’arrêt d’urgence, des soupapes de décharge de surpression dans les circuits hydrauliques et pneumatiques, ainsi qu’un interverrouillage d’arrêt automatique en cas de bas niveau de carburant.

6. Circuit de préservation et de conditionnement
Une fois les essais fonctionnels terminés, le circuit de préservation et de conditionnement fait circuler une huile protectrice chauffée à travers les passages internes de carburant de l’unité afin d’éviter la corrosion, l’oxydation et l’accumulation de résidus. Le système comprend un réservoir d’huile de préservation en acier inoxydable de 100 litres, équipé d’un capteur de niveau bas, d’une pompe à engrenages antidéflagrante dédiée et d’une filtration à plusieurs étages identique à celle du système principal de carburant.

L’huile est chauffée à 70 °C ± 2 °C pour assurer un revêtement optimal et une pénétration efficace dans les interstices fins. Une valve de dérivation empêche toute surpression en cas d’obstruction en aval, tandis qu’une soupape de sécurité garantit la protection de l’opérateur en renvoyant l’excédent d’huile vers le réservoir. Ce circuit peut fonctionner en mode de trempage statique, où l’huile reste dans l’unité pendant une durée déterminée, ou en mode de circulation dynamique, où le flux est maintenu en continu pour une préservation prolongée.

7. Considérations de conception technique
Le banc est construit à partir de tuyauteries sans soudure en acier inoxydable (série SS-300) avec des raccords de haute intégrité provenant de fournisseurs agréés de qualité aéronautique tels que Swagelok ou Parker, utilisant des joints évasés à 37° ou 74°. Aucun ruban PTFE n’est utilisé sur les raccords filetés afin d’éviter toute libération de particules dans les circuits fluidiques. Les orifices de mesure de pression sont situés à moins de 150 mm du raccordement à l’unité testée, réduisant le décalage du signal et garantissant des relevés précis.

Tous les composants principaux, y compris les pompes, filtres et régulateurs, sont montés sur des structures rigides et amorties pour maintenir l’alignement et réduire la fatigue des tuyauteries. L’agencement est conçu pour faciliter la maintenance, les boîtiers de filtres, les soupapes de pression et les instruments clés étant accessibles depuis l’avant du banc sans nécessiter le démontage des ensembles principaux.

8. Tableau des spécifications techniques

    

        
Paramètre
        
Spécification
    
    

        
Carburant utilisé
        
Carburéacteur (ATF)
    
    

        
Fluide de préservation
        
Huile de préservation à base minérale
    
    

        
Capacité du réservoir de carburant
        
100 L (série SS-300, paroi de 3 mm)
    
    

        
Capacité du réservoir d’huile de préservation
        
100 L (série SS-300, paroi de 3 mm)
    
    

        
Alimentation haute pression
        
22 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Alimentation basse pression
        
11 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Contre-pression de retour
        
2 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Débit maximal
        
50 LPM
    
    

        
Étapes de filtration
        
16 μm → 6 μm → 3 μm, β > 1000
    
    

        
Pression de dérivation du filtre
        
3,5 bar
    
    

        
Échangeur de chaleur
        
Type à plaques, 50 LPM, eau glacée à 6 kgf/cm²
    
    

        
Pression de simulation pneumatique
        
Régulée, circuits haute et basse pression
    
    

        
Système d’entraînement
        
Moteur électrique avec réducteur 1:4,32
    
    

        
Plage de vitesse du moteur
        
500–6200 tr/min
    
    

        
Précision de vitesse
        
± 1 tr/min (retour codeur)
    
    

        
Alimentation électrique
        
415 VAC ± 10 %, 50 Hz, triphasé
    
    

        
Interface de commande
        
PLC/HMI avec commande manuelle
    
    

        
Sortie du générateur de cycles d’impulsions
        
27 VDC, 40 Hz, cycle ajustable
    
    

        
Température d’huile de préservation
        
70 °C ± 2 °C
    
    

        
Caractéristiques de sécurité
        
Conception antidéflagrante, arrêt d’urgence, soupape de surpression, arrêt niveau bas
    
    

        
Tuyauterie
        
Acier inoxydable sans soudure SS-300, raccords de qualité aéronautique
    
    

        
Accès pour maintenance
        
Filtres, vannes et instruments accessibles par l’avant