Brevet FR2781197A1 — publié le 20000121

MODE DE FONCTIONNEMENT D'UNE INSTALLATION DE CLIMATISATION D'UNE CABINE OU COCKPIT D'HELICOPTERE La présente invention concerne le mode de fonction- nement d'une installation de climatisation d'une cabine ou cockpit d'hélicoptère, cet hélicoptère étant équipé d'une unité de puissance auxiliaire propre à délivrer une puis- sance électrique d'appoint notablement inférieure à celle de l'alternateur principal de bord, installation du type à cycle de compression et de détente d'un fluide frigorigène comprenant, en tant que groupe extérieur à haute pression, un réservoir pour ledit fluide, et un motocompresseur alimenté par un ensemble de commande électrique à contrôleur et onduleur de pilotage du motocompresseur, ce motocompres- seur étant associé à un condenseur équipé d'un ventilateur et, en tant que groupe intérieur à basse pression, un évaporateur associé à un détendeur, avec entrées et sorties d'air en communication avec ladite cabine ou cockpit. Le but de l'invention est d'établir un mode de fonctionnement optimal pour l'installation, en fonction des desiderata des occupants de la cabine ou cockpit, des conditions de température extérieure, à l'entrée des condenseurs, et de la puissance électrique disponible, l'hélicoptère pouvant être en vol ou au sol. Selon une première disposition de l'invention, ce mode de fonctionnement est caractérisé en ce qu'il comporte une séquence de démarrage, commandée par ledit onduleur et lors de laquelle le ventilateur du condenseur est tout d'abord mis sous tension, puis le motocompresseur est mis sous tension pour assurer son démarrage jusqu'à une vitesse réduite, ensuite de quoi le motocompresseur est amené à son régime normal, en fonction des besoins de refroidissement de l'installation. Cette fonction ainsi que d'autres dont il sera question ci-après est représentée sur le schéma fonctionnel constituant la figure unique du dessin ci-annexé, et est illustrée par le bloc 1. Sur cette figure les losanges représentent des fonctions ET, le demi-cercle une fonction OU et les rectangles représentent d'autres fonctions, états ou conditions de fonctionnement. Avantageusement, l'écart de temps entre la mise sous tension dudit ventilateur du condenseur et celle dudit motocompresseur est de l'ordre de 30 secondes, et l'écart de temps entre la mise sous tension dudit motocompresseur et sa mise en régime normal est de l'ordre de 20 secondes. Ainsi, la séquence (repérée 1 sur la figure) pourra être la suivante: - à To, mise sous tension du ventilateur de conden- seur - à To + 30s, mise sous tension du moteur de compresseur en phase démarrage (vitesse réduite N = 1200 tr/min) - à To + 50s, mise en régime du compresseur en fonction du besoin de refroidissement de l'installation. Cette séquence permet de limiter le courant en pointe au démarrage et de garantir à tout moment un rapport Id nominale du courant consommé (ref. 2 sur la figure). Lors de cette phase de démarrage, on acceptera un fonctionnement du motocompresseur à régime réduit (bloc 3) pour réduire la puissance consommée à une valeur inférieure à par exemple 12 kVA (s'il s'agit de la puissance maximale que peut fournir l'unité de puissance auxiliaire), moyennant une puissance frigorigène inférieure à la puissance nominale (bloc 4). Il y a lieu de noter ici que dans les installations classiques le rapport Id/In est de l'ordre de 5 ou plus. Selon une autre disposition de l'invention, le mode de fonctionnement de l'installation peut encore se caracté- riser en ce que lorsque l'alternateur principal de bord est à l'arrêt, l'hélicoptère étant au sol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur ladite unité de puissance auxiliaire, dont la mise en fonction se traduit par la transmission, audit onduleur, d'un signal lui prescrivant de maintenir ledit motocompresseur à régime réduit, de sorte à ne pas dépasser la puissance maximale autorisée (12 kVA dans l'hypothèse faite plus haut) lors d'un fonctionnement sur ladite unité de puissance auxiliaire. Cette fonction est représentée par le bloc 4 de la figure. Le bloc 5 "discret UPA" signifie qu'une information est transmise à l'onduleur (constituant le cerveau de la régulation) indiquant que l'unité de puissance auxiliaire est active. L'onduleur cale alors le motocompresseur sur un régime réduit (bloc 3) de sorte à ne pas dépasser la puissance maximale autorisée, c'est-à-dire les 12 kVA mentionnés plus haut. On obtient ainsi une efficacité maximale de l'invention en fonction de la puissance maximale admissible. A titre de variante, on conçoit que lorsque l'héli- coptère est posé sur un parc avec le rotor à l'arrêt, on peut encore obtenir un préconditionnement en connectant le motocompresseur sur une prise de parc, en utilisant bien entendu la puissance disponible sur cette prise. Le fonc- tionnement sur une prise de parc est effectif tant que la puissance fournie par ce type d'alimentation est suffisante. Sinon, le dispositif disjoncte. L'invention comporte encore d'autres dispositions prenant en compte les températures d'air très variables qui peuvent régner à l'entrée du condenseur. Le mode de fonctionnement de l'installation pourra ainsi se caractériser en ce que lorsque l'alternateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicoptère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est amené à une valeur nominale et contrôlé par l'onduleur pour être proportionnel à AT lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement comprise entre 17 et 50 C, AT représentant la différence entre la température Tc de consigne réglée manuellement et la température ambiante Ta dans ledit cockpit ou cabine mesurée par une sonde localisée dans des prises de recirculation d'air. Ce fonctionnement au régime nominal est illustré par les blocs 6 à 8 du schéma; la puissance frigorigène est égale à la puissance nominale (bloc 9). Dans ce cas, AT = Tc - Ta est mesurée en permanence, l'idéal étant d'obtenir AT = 0. Si AT est différent de zéro, la valeur correspon- dante est transformée en une variation de tension transmise à l'onduleur qui va augmenter ou diminuer le régime du motocompresseur; le fonctionnement de l'installation est régulé. Le motocompresseur va alors se caler, en fonction des informations fournies par l'onduleur, au régime suffi- sant pour fournir la puissance frigorifique nécessaire à l'obtention d'un AT minimum: on obtient ainsi la puissance dite nominale correspondant au régime nominal; dans ce cas on ne dépasse jamais la consommation maximale admise. La particularité de fonctionnement du motocompresseur est donc que le régime, c'est-à-dire la puissance frigorifique qui va être injectée dans la cabine ou cockpit,varie en fonction des informations transmises par l'onduleur pour envoyer le juste besoin. Dès lors qu'il se produit une variation de température à l'intérieur de l'appareil, donc une variation du bilan thermique (verrière plus exposée, par exemple,...) le régime varie automatiquement. Un autre mode de fonctionnement peut encore se caractériser en ce que lorsque l'alternateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicoptère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'onduleur pour être amené à une valeur réduite lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensible- ment comprise entre 50 et 60 C. Ce fonctionnement en régime réduit est illustré par les blocs 3, 4 et 10 du schéma. Lorsque la température de l'air à l'entrée du condenseur dépasse 60 C, on se heurte à des limitations physiques dues au gaz frigorigène, par exemple le fréon, ce gaz perdant ses propriétés et ne pouvant donc plus assurer le refroidissement au-delà de 60 C. Le mode de fonctionnement de l'installation pourra se caractériser dans ce cas en ce que lorsque l'alternateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicoptère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'ondu- leur pour être mis à l'arrêt lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement comprise entre 60 et 75 C, et être automatiquement redémarré lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement inférieure à 60 C. Ce fonctionnement en régime intermittent est illustré par les blocs 11 et 12 du schéma. Dans ce mode, il n'y a plus de régulation mais le système coupe le refroidis- sement. Dès lors que l'on sort des conditions extrêmes de température, il redémarre. Ces conditions correspondent à des situations rencontrées principalement pendant des vols stationnaires: à ce moment là, il n'y a plus d'effet dynamique, dû à la vitesse de l'hélicoptère, de nature à faire baisser la température des entrées d'air du conden- seur. L'effet prépondérant est alors la recirculation des gaz des tuyères, d'o un échauffement rapide. En général, ces conditions de vol ne durent pas longtemps, de sorte que la climatisation reprend, de toute façon, quand TCd s'abaisse en dessous de 60 C. Dans les plages 60-75 C, les arrêts- démarrages se font automatiquement sans aucune action des membres de l'équipage: arrêt du motocompresseur si Tca > C et redémarrages dès que Tcd n'ait pas dépassé 75 C. Dans des cas exceptionnels,il peut arriver que Tcd > C, ce qui peut entraîner des pressions internes très importantes dans le circuit frigorifique. Le mode de fonctionnement de l'installation peut alors se caractériser en ce que lorsque l'alternateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicoptère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'ondu- leur pour être mis à l'arrêt lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement supérieure à 75 C, son redémarrage ne pouvant alors être commandé que manuellement. Ce mode de fonctionnement est illustré par les blocs 13 et 14 du schéma. En cas de redémarrage manuel commandé par l'équipa- ge, on procédera à nouveau à la phase de démarrage décrite plus haut (blocs 1 à 3). On comprend qu'un seul et même hélicoptère pourra emporter plusieurs installations de climatisation, par exemple une pour le cockpit et une pour la cabine, fonction- nant selon l'un ou l'autre des modes de fonctionnement sus- définis, de façon indépendante, le mode de fonctionnement en vol dépendant en grande partie de l'emplacement des conden- seurs. Les groupes motocompresseur-condenseur pourront être montés par exemple dans des ailettes polyvalentes (grosses ailettes) de telle sorte que l'entrée d'air du condenseur se fait par le dessous de l'ailette: cette configuration est relativement peu sensible à la recirculation d'air de la tuyère. Alors, l'augmentation de température de l'air à l'entrée du condenseur sera de l'ordre de 7 à 8 C par rapport à la température de l'air extérieur. Ces groupes peuvent aussi être montés dans des ailettes de dimensions réduites: l'entrée d'air du conden- seur est alors aménagée dans le devant de l'ailette, et l'effet de la recirculation devient beaucoup plus sensible. L'accroissement de température peut atteindre, dans ce cas, 18 à 20 C par rapport à la température de l'air extérieur. REVENDICATIONS 1. Mode de fonctionnement d'une installation de climatisation d'une cabine ou cockpit d'hélicoptère, cet hélicoptère étant équipé d'une unité de puissance auxiliaire propre à délivrer une puissance électrique d'appoint notablement inférieure à celle de l'alternateur principal de bord, installation du type à cycle de compression et de détente d'un fluide frigorigène comprenant, en tant que groupe extérieur à haute pression, un réservoir pour ledit fluide, et un motocompresseur alimenté par un ensemble de commande électrique à contrôleur et onduleur de pilotage du motocompresseur, ce motocompresseur étant associé à un condenseur équipé d'un ventilateur et, en tant que groupe intérieur à basse pression, un évaporateur associé à un détendeur, avec entrées et sorties d'air en communication avec ladite cabine ou cockpit, mode de fonctionnement caractérisé en ce qu'il comporte une séquence de démarrage, commandée par ledit onduleur et lors de laquelle le ventila- teur du condenseur est tout d'abord mis sous tension, puis le motocompresseur est mis sous tension pour assurer son démarrage jusqu'à une vitesse réduite, ensuite de quoi le motocompresseur est amené à son régime normal, en fonction des besoins de refroidissement de l'installation. 2. Mode de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écart de temps entre la mise sous tension dudit ventilateur du condenseur et celle dudit motocompresseur est de l'ordre de 30 secondes. 3. Mode de fonctionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écart de temps entre la mise sous tension dudit motocompresseur et sa mise en régime normal est de l'ordre de 20 secondes. 4. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est à l'arrêt, l'hélicoptère étant au sol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur ladite unité de puissance auxiliaire, dont la mise en fonction se traduit par la transmission, audit onduleur, d'un signal lui prescrivant de maintenir ledit motocompres- seur à régime réduit, de sorte à ne pas dépasser la puis- sance maximale autorisée lors d'un fonctionnement sur ladite unité de puissance auxiliaire. 5. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est à l'arrêt, l'hélicoptère étant au sol, ledit motocompresseur est connecté sur une prise de parc. 6. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicop- tère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est amené à une valeur nominale et contrôlé par l'onduleur pour être proportionnel à AT lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement comprise entre 17 et 50 C, AT représentant la différence entre la tempéra- ture Tc de consigne réglée manuellement et la température ambiante Ta dans ledit cockpit ou cabine mesurée par une sonde localisée dans des prises de recirculation d'air. 7. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicop- tère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'onduleur pour être amené à une valeur réduite lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement comprise entre 50 et 60 C. 8. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicop- tère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'onduleur pour être mis à l'arrêt lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement comprise entre 60 et 75 C, et être automa- tiquement redémarré lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement inférieure à 60 C. 9. Mode de fonctionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque l'alter- nateur principal de bord est en fonctionnement, l'hélicop- tère étant en vol, ledit motocompresseur est connecté automatiquement sur cet alternateur, et son régime est contrôlé par l'onduleur pour être mis à l'arrêt lorsque la température d'entrée d'air Tcd au niveau dudit condenseur est sensiblement supérieure à 75 C, son redémarrage ne pouvant alors être commandé que manuellement.