Vibration monitoring of an aeronautic power transmission system

Surveillance vibratoire d’une transmission de puissance aéronautique Cette thèse contient les résultats de travaux de recherche menés à SafranTech et au Laboratoire d’Analyse des Signaux et des Processus Industriels (LASPI) de l’Université de Lyon. Le sujet traité porte sur la surveillance vibratoire des transmissions de puissance aéronautique et plus particulièrement des engrenages. Traditionnellement, les vibrations sont étudiées par analyse spectrale au moyen d’une représentation du spectre de Fourier. Basé sur ces observations, les vibrations des engrenages ont été représentées par un modèle empirique multiplicatif : d’une part le signal d’engrènement, haute fréquence, et de l’autre les signaux de rotations des roues, basses fréquences. En effet, les vibrations d’engrenage présentent un spectre de raies ayant des caractéristiques similaires à celles de certains signaux de communication comme une porteuse modulée en amplitude. Dans le but de faire de la détection précoce de défauts, il est intéressant de pouvoir séparer les signaux basses fréquences du reste du signal car ils sont plus souvent porteurs de l’information de défaut. Partant de ce modèle et de cette constatation, ces travaux étudient la réponse à deux questions:1. A quel point le signal vibratoire produit lors de la rotation d’un engrenage peut-il être expliqué par la représentation sous la forme d’un produit?2. Considérant un signal, est-il possible de le reconstruire en estimant ses composantes? Et la solution est-elle unique?Pour répondre à ces questions, le modèle a été représenté sous la forme d’un problème d’optimisation. D’autre part, un nouvel outil a été défini pour représenter le spectre discret d’un signal vibratoire d’engrenage sous la forme d’une matrice de coefficients de Fourier. Ces travaux ont montré une équivalence entre le produit matriciel de deux vecteurs et la multiplication de deux signaux temporels, et permis de faire le lien entre la séparation du produit de deux signaux (démodulation) et les opérateurs de rang faible.Cette nouvelle approche de séparation et d’estimation des signaux vibratoire d’engrenage a montré des performances théoriques idéales et a permis de détecter de manière précoce les défauts de denture de signaux d’engrenage réels.