Brevet FR2021685A1 — publié le 19700724

L'invention est relative à un dispositif échangeur de chaleur pour la climatisation intérieure des avions, en particulier des avions volant dans les domaines supersoniques eleves, dispositif dans lequel la quantité de chaleur contenue dans l'air servant a la climatisation est cédée à l'air dynamique dans des échangeurs thermiques. Il faut entendre par "air dynamique" de l'air prélevé par effet dynamique dans une prise d'air. Il est connu d'alimenter en air, par effet dynamique, des é- changeurs de chaleur destinés à l'usage précité, l'air de climatisation étant prélevé en aval du compresseur du mécanisme de propulsion, puis refroidi dans un ou plusieurs échangeurs de chaleur refroidis par l'air dynamique. Il est connu en outre d'intercaler des échangeurs de chaleur refroidis par le carburant pour assurer un refroidissement préalable supplémentaire de l'air de climatisation du mécanisme propulseur. L'air de climatisation est alors amené à une turbine de détente et utilisé ensuite pour climatiser l'intérieur de l'avion. L'inconvénient des dispositifs échangeurs de chaleur actuels réside en ce que l t énergie cédée par l'air de climatisation au moyen de l'échangeur ne peut plus être utilisée pour la propulsion de l'avion. Le but que s'est fixé l'invention est de réaliser des échangeurs de chaleur alimentés en air par effet dynamique, qui sont exempts de l'inconvénient sus-mentionné, de sorte que lténergie cédée à l'air dynamique est utilisée pour une propulsion supplé mentaire de l'avion et que la chute de température dans l'échangeur est plus grande que dans les dispositifs connus. Ce problème est résolu par l'invention grâce au fait qu'en amont de l'échangeur de chaleur est installée une turbine à air dy namique, une soufflante montée en aval de cet échangeur étant entraînée par ladite turbine. Pour simplifier la construction du dispositif échangeur de chaleur, il est avantageux de disposer la turbine à air dynamique, 1échangeur de chaleur et la soufflante à la suite l'un de l'autre dans une conduite d'air prélevé par effet dynamique. Afin que le dispositif échangeur de chaleur proposé puisse intervenir également pour le refroidissement de l'air de climatisation aux vitesses subsoniques de l'avion, il est prévu, selon une autre caractéristique de l'invention, de munir la conduite d'air dynamique de volets déflecteurs permettant de diriger à volonté cet air sur la turbine, l'échangeur de chaleur et la soufflante, ou seulement sur l'échangeur de chaleur. Dans une autre forme de réalisation du dispositif échangeur de chaleur applicable à des vitesses subsoniques de l'avion, les aubes de la turbine et de la soufflante peuvent être amenées en po sition de mise on drapeau. Des exemples de réalisation du dispositif échangeur de chaleur conforme à l'invention sont décrits ci-après, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la Fig. 1- est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif échangeur de chaleur dans lequel la turbine à -air dynamique, l'échangeur de chaleur et la soufflante sont disposés à la suite l'un de l'autre dans une conduite d'air dynamique; - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif échangeur de chaleur, dans lequel l'air dynamique admis peut etre dirigé à volonté sur la turbine, l'échangeur de chaleur et la soufflante ou seulement sur l'échangeur de chaleur; - la Fig. 3 est une vue en perspective d'un dispositif échangeur de chaleur conforme à la Fig. 2. Dans les exemples de réalisation représentés, le dispositif échangeur de chaleur est installé dans l'aile 1 d'un avion. Il peut toutefois entre monté aussi bien dans le fuselage de l'avion ou dans un montant servant à la suspension du groupe propulseur. Le dispositif échangeur de chaleur comprend essentiellement une conduite d'air dynamique 2, dans laquelle sont disposés successivement une turbine 3, un échangeur de chaleur 4 et une soufflante 5. La conduite 2 possède une prise d'air 6, par laquelle arrive l'air fourni par effet dynamique pendant le vol, ainsi qu'une ouverture de sortie 7, par laquelle l'air admis s'echappe de la conduite 2 après avoir franchi les groupes 3, 4 et 5. Pendant le vol, l'air entrant dans la prise d'air 6 parvient par la conduite 2 à la turbine 3, qui est ainsi entraînée, de sorte que la pression dynamique est partiellement réduite par détente et que la température de l'air est en même temps abaissée. Il en résulte que l'échangeur de chaleur 4 venant à la suite est alimenté en air de refroidissement, dont la température es-t plus basse qu'en l'absence de la turbine 3 installée en amont. L' échangeur de chaleur 4 est parcouru transversalement à la direction du courant d'air dynamique par l'air de climatisation chaud symbolisé par une flèche 8, qui est utilisé pour climatiser l'intérieur de l'avion après un refroidissement préalable corres -pondan% dans l'échangeur de chaleur et la turbine à détente. Par suite de son réchauffage, l'air dynamique subit de nouveau une élévation de température au passage de l'échangeur de cha leur 4; il parvient ensuite à la soufflante 5, qui lui imprime une nouvelle augmentation de pression. La soufflante 5 est entrainée au moyen une transmission mécanique 9 par la turbine 3 et refoule à l'extérieur l'air dynamique à travers l'ouverture de sortie 7 de la conduite 2, de sorte que l'air rejeté engendre une poussée rési- ''duiisus-ce,ptible d'être mise à profit aux grandes vitesses de Afin que le dispositif échangeur de chaleur puisse être également alimenté en air dynamique aux faibles vitesses de vol, il est prévu des volets déflecteurs orientables 10 (Fig. 2 et 3), ainsi que des canaux de dérivation correspondants 12 et 13, au moyen desquels l'air de-retenue entrant dans la conduite peut être directement amené à l'échangeur de chaleur et en être évacué Pour obtenir un fonctionnement analogue, il est possible éga --iement Me déplacer les aubes 14 et 15 de la turbine et de ia soufflante de façon à les amener en position de mise en drapeau et re- duire ainsi les pertes de charge dans la prise d'air. Les détails de cette forme de réalisation ne sont pas représentés au dessin. - REVENDICATIONSo 1 - Dispositif échangeur de chaleur pour la climatisation intérieure d'un avion, en particulier d'un avion volant dans la zone supersonique élevée, dans lequel la quantité de chaleur contenue dans l'air servant à la climatisation est cédée à l'air prélevé par effet dynamique dans au moins un échangeur de chaleur, caractérisé en ce que, dans une conduite-(2) d'amenée d'air dynamique prévue daiis l'avion, sont installés successivement suivant la -direction du vol, une turbine (3), un échangeur de chaleur (4) et une soufflante entraînée par la turbine. 2 - Dispositif échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite (2) est munie de volets déflecteurs (10), permettant de diriger à volonté l'air prélevé par effet dynamique sur la turbine (3), l'échangeur de chaleur (4) et la soufflante (5) ou seulement sur l'échangeur de chaleur (4). 3 - Dispositif échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les aubes de turbine (14) et les aubes de soufflante (15) sont susceptibles d'être amenées en position de mise en drapeau.