Brevet FR2660281A1 — publié le 19911004

La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique et plus particulièrement un dispositif de chauffage électrique conçu pour le dégivrage des pales d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef. Le dégivrage des pales d'un moteur d'un aéronef en vol est nécessaire parce que la formation de givre sur les pales diminue la valeur de la poussée du moteur On utilise des éléments de chauffage électrique fixés à la pale afin de chauffer la surface de la pale et de faire fondre le givre qui se forme sur cette surface Le givre est alors éjecté de la pale sous l'effet de la force centrifuge produite par le propulseur en rotation. Les éléments de chauffage sont constitués d'un matériau métallique résistant électriquement, continu, relativement mince (feuillard) qui est disposé suivant un dessin et qui est attaché fermement à une feuille de matière connue sous le nom "nylon" laquelle est elle-même fixée fermement à une feuille de néoprène, en formant ainsi un élément de chauffage de pale qui est lié à la pale -Les éléments résistant produisent de la chaleur lorsque de l'énergie électrique leur est appliquée. L'énergie électrique pour l'élément de chauffage de la pale provient d'une génératrice électrique de l'aréonef. Puisqu'il est désirable de réduire le coût et la dimension de la génératrice, il convient de réduire au minimum la quantité de la puissance consommée par l'élément de chauffage de la pale, tout en assurant cependant un dégivrage efficace des pales La puissance consommée par l'élément de chauffage de la pale est réduite en diminuant la dimension de l'élément de chauffage de telle façon que seule soit chauffée la partie de la pale qui se trouve située le plus vers l'intérieur, dans le sens radial La force centrifuge présente à l'endroit de la partie de la pale située le plus à l'extérieur est suffisante pour assurer le dégivrage, sans qu'il soit nécessaire d'appliquer de la chaleur En outre, puisque la plus grande partie de la formation de givre se produit à l'endroit du bord d'attaque (c'est-à-dire du bord de la pale qui tourne dans l'air ambiant), la dimension de l'élément de chauffage et par conséquent la puissance consommée peuvent être additionnellement réduites en faisant en sorte que l'élément de chauffage recouvre des parties de la pale voisines de son bord d'attaque. Une réduction additionnelle de la puissance consommée est obtenue en diminuant la quantité de chaleur produite par la partie de l'élément de chauffage située le plus à l'extérieur, dans le sens radial, et ce en diminuant la résistance des éléments se trouvant le plus à l'extérieur dans le sens radial La force centrifuge qui éjecte le givre à partir des pales, est plus grande à l'endroit des parties des pales se trouvant le plus à l'extérieur, dans le sens radial, si bien qu'une quantité moindre de chaleur est exigée. Les buts visés par l'invention comprennent la réduction de la quantité de puissance exigée pour dégivrer effectivement une pale d'un propulseur d'un moteur d'aréonef. Suivant la présente invention un dispositif de chauffage d'une pale conçu pour le dégivrage des pales d'un propulseur d'un moteur d'aéronef fait varier la quantité de puissance dissipée par les éléments du dispositif de chauffage en fonction de la distance des éléments à partir du bord d'attaque de la pale. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en perspective d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef à laquelle est attaché un dispositif de chauffage. La figure 2 est une vue en perspective, avec arrachement partiel et partiellement en coupe, d'un dispositif de chauffage d'une pale suivant l'invention. La figure 3 est une vue en plan d'une partie d'un feuillard façonné d'un dispositif de chauffage d'une pale suivant l'invention, comportant un circuit résistant électriquement qui lui est superposé. Si on se réfère à la figure 1, on voit qu'un dispositif 10 de chauffage d'une pale est attaché fermement à une pale 14 d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef Un axe antérieur 16 du dispositif de chauffage 10 est aligné avec le bord d'attaque 12 de la pale 14 (c'est-à-dire la partie de la pale 14 située le plus en avant et qui tourne vers et dans l'air ambiant) De l'énergie électrique, provenant d'une génératrice électrique (non représentée), est fournie au dispositif de chauffage 10, par l'intermédiaire d'une paire de fils conducteurs 12 d'alimentation du dispositif de chauffage. Si on se réfère à la figure 2, on voit que le dispositif 10 de chauffage de la pale est constitué par un feuillard façonné 18, ayant une épaisseur de 0,05 millimètre, une feuille de "nylon" 20, ayant une épaisseur de 0, 18 millimètre et une feuille de néoprène 22 ayant une épaisseur de 0,64 millimètre Le feuillard façonné 18 qui est constitué d'un alliage du type cuivre-nickel, comportant 45 % de cuivre et 55 % de nickel, est fixé à une face de la feuille de "nylon" 20, par des moyens bien connus des hommes de l'art. La feuille de néoprène 22 est fixée à l'autre face de la feuille de "nylon" 20, par des moyens bien connus des hommes de l'art La feuille de nylon 20 est utilisée principalement pour renforcer mécaniquement le feuillard façonné 18, tandis que la feuille de néoprène 22 assure une protection du dispositif de chauffage 10 à l'égard de l'érosion Pendant le processus de fabrication le côté du dispositif de chauffage o se trouve le feuillard façonné 18, est replié par- dessus la pale 14 et lié à celle-ci en utilisant une résine époxy disponible dans le commerce, non conductrice de l'électricité, telle que celle connue sous le nom de "Bostik 1096 ". La figure 3 montre que le feuillard façonné 18 est constitué d'une pluralité d'éléments individuels 25-56 La distance circonférentielle entre chacun des éléments 25-56 et l'axe antérieur 16 (et par conséquent le bord d'attaque 12 de la pale 14) varie de telle façon que l'élément 28 est plus proche de l'axe antérieur 16 que l'élément 27, l'élément 27 est plus proche de l'axe antérieur 16 que l'élément 26 etc En outre les éléments 25-28 sont plus éloignés de la partie du dispositif de chauffage 10 qui est située le plus vers l'intérieur, dans le sens radial, que ne le sont les éléments 29-32, ces éléments 29-32 sont plus éloignés de la partie du dispositif de chauffage 10 située le plus vers l'intérieur, dans le sens radial, que ne le sont les éléments 33-36, etc La quantité de puissance électrique consommée et par conséquent la quantité de chaleur dissipée, par chacun des éléments 25-56, varie en fonction de la position de chaque élément Les éléments qui sont les plus éloignés de l'axe antérieur 16, consomment moins de puissance électrique que les éléments qui sont plus proches de cet axe antérieur 16. Les éléments qui sont les plus éloignés de la partie de la pale 14 se trouvant le plus à l'intérieur, dans le sens radial, consomment moins d'énergie électrique que les éléments qui sont plus près de la partie de la pale 14 se trouvant le plus à l'intérieur, dans le sens radial. La puissance consommée par chacun des éléments 25-56 est déterminée par la résistance électrique (R) de chacun des éléments 25-56, laquelle peut être calculée, en fonction de la résistivité, de la longueur, de la largeur et de l'épaisseur de l'élément, par l'équation suivante (équation 1): R = (résistivité x longueur)/(largeur x épaisseur) La résistivité de l'alliage cuivre-nickel est une constante égale à 487 x 10-7 ohm cm L'épaisseur des éléments -56 est une constante égale à 0,05 mm En combinant les constantes et réarrangeant les termes de l'équation on obtient l'équation ( 2): longueur/largeur = R /( 96 x 10-4) La résistance électrique de chacun des éléments 25-56 est déterminée en modélisant les éléments 25-56 sous la forme d'une pluralité de résistances 60-91 montées en un circuit dans lequel chacune des résistances 60-91 correspond à l'un des éléments 25-56 La résistance 60 correspond à l'élément 25, la résistance 61 correspond à l'élément 26 etc La dissipation de puissance désirée pour chacun des éléments 25-56 et par conséquent pour chacune des résistances -91 est prédéterminée En outre la tension appliquée au dispositif de chauffage 10, par l'intermédiaire des fils conducteurs d'alimentation 17, est également connue Par conséquent des équations du circuit de base et des techniques d'analyses, bien connues des hommes de l'art, peuvent être utilisées pour déterminer la valeur de chacune des résistances 60-91. Une fois que la valeur des résistances 60-91 a été déterminée, la longueur et largeur de chacun des éléments peuvent être déterminées par l'équation ( 2) précitée et par les contraintes de dimension du dispositif de chauffage Les valeurs effectives de la tension appliquée au dispositif de chauffage 10, de la dissipation de puissance des éléments 25- 56 etc varient en fonction de l'application particulière et elles peuvent être déterminées par les hommes de l'art. Bien que l'invention ait été illustrée en faisant varier la puissance dissipée par les éléments 25-56 dans deux directions, l'invention peut être aussi mise en oeuvre en faisant varier la puissance dissipée par les éléments uniquement en fonction de la distance des éléments 25-56 par rapport au bord d'attaque 12 de la pale 14 et non pas en fonction des distances radiales Bien que le feuillard façonné 18 soit illustré comme étant une couche, d'épaisseur égale à 0,05 millimètre, d'un alliage à 45 % de cuivre et 55 % de nickel, l'épaisseur du feuillard façonné 18 peut être modifiée et d'autres matériaux, tels que l'acier inoxydable, un alliage cuivre/nickel contenant des proportions différentes de cuivre et de nickel, ou même des matériaux résistants électriquement non métalliques peuvent être utilisés pour autant que la relation entre la résistivité du matériau et l'épaisseur, la longueur et la largeur des éléments fournissent la variation de la puissance dissipée par les éléments en fonction de la distance de ces éléments à partir du bord d'attaque 12 de la pale 14 Des matières autres que le "nylon" et le néoprène peuvent être utilisées pour renforcer le feuillard façonné 18 à condition que la matière qui est liée au feuillard façonné 18, soit essentiellement non conductrice de l'électricité. Bien que le dispositif de chauffage 10 soit représenté comme une unité distincte qui est fixée à la pale 14 pendant le processus de fabrication, le dispositif de chauffage 10 ou tout au moins le seul feuillard façonné 18 pourrait être noyé dans une pale constituée d'un matériau essentiellement non conducteur de l'électricité Les formes exactes des éléments 25-56 peuvent être modifiées sans sortir du cadre de l'invention, pour autant que la résistance de chacun des éléments 25-56 entraîne une dissipation de puissance variable des éléments 25-56 en fonction de la distance de ces éléments 25-56 à partir du bord d'attaque de la pale 14. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef, comprenant une pluralité d'éléments ( 25-56), caractérisé en ce que la résistance électrique de chacun de ces éléments ( 25-56) varie de manière à faire varier la puissance dissipée par les éléments ( 25-56) en fonction de la distance entre chacun de ces éléments ( 25-56) et le bord d'attaque ( 12) de la pale ( 14). 2 Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef, suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la résistance électrique de chacun des éléments ( 25-56) varie de manière à faire varier la puissance dissipée par les éléments ( 25-56) en fonction de la distance entre chacun de ces éléments ( 25-56) et la partie de la pale ( 14) se trouvant le plus à l'intérieur, dans le sens radial. 3. Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef, suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les éléments ( 21-56) sont constitués d'un feuillard métallique. 4. Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef, suivant la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche ( 20) de renforcement métallique, en une matière non conductrice de l'électricité, fixée fermement au feuillard métallique ( 18). 5. Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un moteur d'un aéronef, suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le feuillard métallique ( 18) est constitué en un alliage comprenant 45 % de cuivre et 55 % de nickel. 6. Dispositif de chauffage d'une pale, pour le dégivrage d'une pale d'un propulseur d'un 'moteur d'un aéronef, suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le feuillard métallique est constitué en acier inoxydable.