Circuit carburant d’un moteur d’hélicoptère

Aspects propres à Safran Helicopter Engine

 Choix d’un cas d’étude 

La nécessité de choisir un cas d’étude pour les travaux de thèse s’est imposée à nous, et ce pour deux raisons. Premièrement, nous avons constaté qu’en l’absence de cas d’étude bien défini il est impossible d’obtenir des exigences quantifiées de la part des parties prenantes du circuit carburant (projet moteur, métiers SHE, etc.). En effet, si les besoins fonctionnels peuvent rester globalement les mêmes d’un moteur à l’autre, le paramétrage des exigences associées varie énormément avec la gamme de puissance du moteur. Ainsi, pour obtenir des différents métiers des engagements sur des valeurs, il a été nécessaire de sélectionner un cas d’étude. Le moteur retenu pour l’étude est un petit moteur de type Arriel (gamme 650 – 950 cv). La seconde raison de ce positionnement sur un cas d’étude en particulier, c’est qu’il paraît irréaliste de se lancer dès le départ dans la conception d’une architecture de circuit carburant permettant de répondre à tous les besoins spécifiques à chaque moteur de la gamme SHE. Ainsi, même si cette notion d’adaptabilité du circuit carburant à différents moteurs nous parait intéressante à considérer pendant la thèse, nous pensons qu’il est préférable s’attacher, dans un premier temps du moins, à la conception d’un circuit carburant pour un moteur donné.

 Manque de visibilité sur les choix d’architecture moteur 

En phase d’avant-projet, l’architecture haut niveau du moteur (niveau moteur de la Figure 20) n’est pas encore fixée. De ce fait, les exigences des systèmes de niveau intermédiaire (niveau coordinateur de la Figure 20) et à fortiori celles de niveau métier ne sont pas encore définies. Il est donc difficile pour les parties prenantes du système carburant de s’engager sur des exigences quantifiées. Nous avons donc choisi dans un premier temps de nous baser sur des données de moteurs existants, plus faciles à obtenir. 

 Obtention des informations

 L’obtention d’exigences relatives à des projets de recherche en cours a nécessité de rencontrer les interlocuteurs de chaque projet. Nous avons pu constater que les informations ne sont pas systématiquement diffusées entre les métiers concernant ces projets. Ainsi, il est arrivé que mes interviews révèlent, aux membres du groupe Architecture Circuit Carburant auquel j’ai été intégré, l’existence de projets ou d’initiatives pour l’avenir. Ce constat s’explique par deux facteurs principaux : – La confidentialité : en effet, à l’intérieur même d’une entreprise, certaines informations ne sont divulguées qu’à un personnel restreint. Ceci permet de renforcer la confidentialité des informations. Dans la mesure où la confidentialité est exigée par les clients de SHE,  l’entreprise se doit de mettre tous les moyens en œuvre pour préserver ces informations. – Le simple manque de communication : de par le nombre d’employés (2623 personnes sur le site de SHE Bordes) et par conséquent l’étendue spatiale du site (42000 m²), la communication entre les différents métiers de l’entreprise se doit d’être formelle. En effet, deux ingénieurs travaillant sur le même projet peuvent être distants d’environ 10 minutes de marche. Cependant, il serait inconcevable d’informer chaque ingénieur de tous les programmes en cours pouvant l’intéresser de près ou de loin. Il y a donc un certain équilibre à trouver en termes de communication au sein de l’entreprise de manière à ce qu’il y ait, d’une part, une bonne synergie entre les travaux menés dans les différents métiers, et en même temps, une proportion raisonnable du temps de travail dédié à la communication. Ce compromis à trouver peut parfois expliquer les manques en termes de partage des informations. A ce titre, les travaux de thèse ont permis de créer un lien supplémentaire entre le métier circuit carburant et les avant-projets. 

 Aspects généraux

 Une des difficultés de l’activité de transformation du besoin en exigences concerne la quantification du besoin des parties prenantes. En effet, ce besoin n’est pas toujours clairement quantifié, et ce pour deux raisons :

 Tirer le maximum du système à faire 

Pour les parties prenantes, l’objectif est d’avoir le meilleur système possible. Prenons l’exemple d’un moteur d’hélicoptère. L’exploitant voudrait un moteur qui consomme le moins possible, le plus économe possible en termes de maintenance, le plus disponible, tout en étant le plus sûr et le plus léger possible. Cependant, une telle description du système à faire n’est pas satisfaisante pour concevoir le bon système. En effet, du point de vue du concepteur, nous savons (Fiorèse & Meinadier 2012) que le système conçu sera le résultat d’un compromis entre ses performances au regard des différents besoins des parties prenantes. Un rôle majeur du concepteur est donc de choisir le bon compromis pour que le système conçu réponde aux attentes des parties prenantes. C’est pourquoi ces dernières doivent spécifier leur besoin sous forme d’exigences quantifiées. Une première étape en termes de quantification des exigences consiste à spécifier des valeurs cibles à atteindre ainsi qu’une plage de flexibilité. Par exemple : la masse du système carburant doit être de 12 kg +/- 5%. Dans le cas de systèmes complexes, il est avantageux d’aller plus loin dans la spécification en définissant des taux d’échange entre les performances clés. Pour une partie prenante donnée, le taux d’échange peut être représenté par une relation du type : où : – gain représente un gain en termes financier (coût d’achat, coût d’exploitation par exemple) ou critère d’appréciation (masse, disponibilité, pollution, performances fonctionnelles, etc.) pour la partie prenante – coût représente un coût en termes financier ou de critère d’appréciation pour la partie prenante. Pour un moteur d’hélicoptère par exemple, un taux d’échange intéressant serait le coût supplémentaire à l’achat acceptable par kilogramme gagné sur la masse du moteur. La spécification de taux d’échange permet : – Pour le concepteur d’avoir plus d’éléments à disposition pour choisir le compromis qui satisfera au mieux les exigences de toutes les parties prenantes – Pour les parties prenantes, d’avoir un système qui réponde au mieux à toutes leurs attentes. Cependant, la définition d’un tel taux d’échange n’est pas toujours facile. Ils peuvent en effet résulter de choix qui ne peuvent être faits que par les parties prenantes elles-mêmes. Reprenons l’exemple du taux d’échange entre la masse du moteur et son coût d’acquisition. Ce taux d’échange ne peut être donné que par l’hélicoptériste, car il est le seul à avoir cette vision de haut niveau. Ce taux d’échange peut également varier d’un client à un autre. On peut en effet imaginer que certains clients seraient prêts à payer plus pour gagner en charge utile, alors que d’autres se contenteraient de la configuration actuelle. C’est donc à l’hélicoptériste que revient le choix délicat du taux d’échange à communiquer au motoriste.