Brevet FR2905673A1 — publié le 20080314

Système de climatisation de giravion La présente invention est relative à un système de climatisation d'hélicoptère et autres giravions. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de 5 giravions. La présente invention est plus particulièrement relative à un appareil de refroidissement de l'air de la cabine d'un giravion, à un procédé et un dispositif de commande du fonctionnement de cet appareil, et à un giravion équipé d'un tel appareil et d'un tel dispositif de 10 commande. L'invention s'applique aux giravions comportant un rotor de sustentation et d'avance, un moteur d'entraînement du rotor, et un dispositif ûou boîte- de transmission mécanique reliant le moteur au rotor, ce dispositif étant lubrifié par un lubrifiant (tel que de l'huile) et 15 connecté à un circuit de refroidissement du lubrifiant, ce circuit comportant un échangeur thermique pour le refroidissement du lubrifiant par l'air ambiant. Il est connu d'équiper un hélicoptère d'un appareil de refroidissement d'air dans lequel un fluide frigorigène subit un cycle 20 compression/condensation/détente/évaporation ; un tel appareil comporte à cet effet un compresseur, un condenseur, un détendeur, et un évaporateur reliés dans cet ordre par des conduits de transport du fluide frigorigène. Le brevet US-4,490,989 décrit un tel appareil dans lequel le 25 compresseur est entraîné par le moteur de l'hélicoptère, par un système de transmission à poulies et courroie. 2905673 2 Il est également connu d'équiper l'appareil de climatisation d'un hélicoptère d'un compresseur entraîné par un moteur électrique, comme décrit par exemple dans le brevet US-6,155,062. Dans le domaine des véhicules terrestres à moteur, il est connu d'équiper un appareil de climatisation d'un compresseur à piston dont la capacité/cylindrée est variable, tel que le compresseur décrit dans le brevet US-6,162,026. Ceci permet d'adapter la capacité du compresseur en fonction de la vitesse de rotation du moteur du véhicule ou en fonction de la température d'eau de refroidissement du moteur du véhicule, comme décrit dans le brevet FR-2 801 249. Par ailleurs, le brevet US-4,425,766 décrit un système de commande d'un ventilateur faisant circuler de l'air sur le radiateur et le condenseur de l'appareil de climatisation d'un véhicule. Il est connu de disposer un groupe de climatisation d'hélicoptère comportant le condenseur et son ventilateur associé, ainsi que le compresseur, dans un compartiment de ùou case à- train d'atterrissage latéral ; une telle disposition nécessite de prévoir dans ce compartiment un circuit d'air ùcomportant une entrée d'air, un conduit de transport d'air, et une sortie d'air- pour le condenseur du groupe de climatisation ; ce circuit présente un encombrement important. Un objectif de l'invention est de remédier à ce problème. Un objectif de l'invention est de proposer un appareil de climatisation, un procédé et un dispositif de commande de cet appareil, et un giravion équipé de cet appareil et de ce dispositif, qui soient améliorés et/ou qui remédient, en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des appareils, dispositifs et giravions connus. Selon un aspect de l'invention, il est proposé de disposer le condenseur de l'appareil de climatisation du giravion dans un conduit de 2905673 transport d'air extérieur (ambiant) vers un échangeur/radiateur de refroidissement d'un lubrifiant de la transmission (du moteur du giravion au rotor principal du giravion), et d'équiper l'appareil (et le giravion) d'un dispositif de commande favorisant, en cas de nécessité, le refroidissement 5 du lubrifiant au détriment des performances de l'appareil de climatisation. L'invention permet de réduire l'encombrement de l'appareil de climatisation puisque aucun conduit de transport d'air spécifique au condenseur n'est nécessaire. L'invention permet de réduire la masse de l'appareil de 10 climatisation puisqu'un seul ventilateur commun au condenseur et au refroidisseur de lubrifiant peut être prévu. L'invention permet de garantir la fiabilité et le bon fonctionnement de la propulsion du rotor du giravion en assurant dans tous les cas le refroidissement du lubrifiant du mécanisme de transmission, même 15 lorsque la température ambiante (extérieure) est élevée. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de commande de l'appareil de climatisation qui est arrangé/programmé pour réduire le cas échéant les performances /la capacité de cet appareil afin de maintenir la température du lubrifiant en sortie du refroidisseur au- 20 dessous d'une valeur (pré)déterminée qui est par exemple de l'ordre de 90 à 100 C environ. Ainsi, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de commande d'un appareil de climatisation d'un giravion comportant un refroidisseur de lubrifiant pour une transmission, dans 25 lequel on surveille la température du lubrifiant et on commande une diminution de capacité de l'appareil de climatisation lorsque la température du lubrifiant atteint ou dépasse une valeur déterminée. Ce procédé peut être mis en oeuvre par un ordinateur ou une unité de traitement de données équivalente. 2905673 4 Ainsi, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un programme comportant un code fixé sur un support ù tel qu'une mémoire ù ou matérialisé par un signal, le code étant lisible et/ou exécutable par une unité de traitement de données - telle qu'un processeur ù embarquée 5 ou embarquable sur un giravion, pour commander un appareil de climatisation du giravion, le code comportant - un premier segment de code ù ou module de lecture ù pour lire une première donnée représentative d'une température d'un lubrifiant d'un mécanisme de transmission du giravion, qui est de 10 préférence mesurée en sortie d'un refroidisseur du lubrifiant, un second segment de code ù ou module de calcul ù pour déterminer et limiter, en fonction de la première donnée, une seconde donnée représentative d'une capacité (ou consigne de capacité/performance) de l'appareil de climatisation, et 15 - un troisième segment de code ù ou module d'écriture ù pour enregistrer la seconde donnée. La première donnée peut résulter de la conversion d'un signal délivré par un capteur sensible à la température du lubrifiant sortant du refroidisseur. La seconde donnée peut être convertie en un signal de 20 commande de (variation de) capacité du climatiseur. La limitation de la seconde donnée en fonction de la première donnée permet de limiter la capacité de l'appareil de climatisation. Il en résulte que l'échauffement de l'air ambiant traversant le condenseur est également limité, et qu'un refroidissement correct du lubrifiant peut être 25 maintenu. Le second segment de code peut déterminer la seconde donnée en fonction d'une donnée d'objectif de capacité, cette donnée d'objectif étant elle-même déterminée en fonction d'une donnée de consigne de 2905673 5 température d'air à maintenir dans le giravion ainsi que d'une donnée représentative de la température d'air mesurée dans le giravion. Le code, et en particulier le second segment de code, peut comporter des instructions de calcul proportionnel (P), intégral (I), et/ou 5 dérivé (D), d'une donnée de sortie en fonction d'une donnée d'entrée, de sorte que l'unité de traitement de données intègre un ou plusieurs modules de régulation P, PI, ou PID. En particulier, le code peut comporter un premier module PID pour déterminer une consigne de température de lubrifiant ù ou une 10 consigne de température de condensation pour le fluide frigorigène -, en fonction de la différence entre une consigne de température d'air à maintenir dans la cabine et une mesure de la température d'air de la cabine. Le code peut comporter un second module PID pour déterminer la 15 consigne de capacité ù vitesse ou volume balayé par le compresseur ù du climatiseur, en fonction de la différence entre la consigne de température de lubrifiant à maintenir en sortie du refroidisseur (ou de température de condensation) déterminée par le premier module PID et une mesure de la température effective du lubrifiant en sortie du refroidisseur. 20 La variation (limitation) de capacité frigorifique du climatiseur peut être obtenue par une variation correspondante de la vitesse d'entraînement du compresseur du climatiseur, notamment lorsque le compresseur est entraîné par un moteur électrique. Selon d'autres modes de réalisation, cette variation de capacité peut être réalisée par tout autre 25 système de régulation de capacité installé sur le circuit de refroidissement tel qu'une vanne assurant un by-pass. Selon un mode préféré de réalisation, l'appareil de climatisation comporte un compresseur à piston(s) à capacité variable en fonction d'un signal de commande de variation de capacité, qui est délivré par le dispositif de commande de l'appareil de climatisation. 2905673 La variation de capacité peut résulter d'une variation de la course du (des) piston(s) ù et/ou de la cylindrée ou volume balayé par unité de temps- du compresseur, sans variation notable de la vitesse d'entraînement du compresseur. Cette variation peut être commandée par 5 le signal résultant de la seconde donnée, et peut être obtenue comme décrit dans le brevet US-6,162,026 par exemple. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le condenseur et l'échangeur sont disposés au dessus de la cabine du giravion, le condenseur étant placé en amont (par référence au sens de 10 circulation de l'air) de l'échangeur refroidisseur, et le ventilateur commun au condenseur et à l'échangeur étant placé en aval de ceux-ci. D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante, qui se réfère aux dessins annexés et qui illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés 15 de réalisation de l'invention. La figure 1 est un schéma synoptique illustrant les principaux composants du climatiseur, la veine d'air dans laquelle sont placées le condenseur du climatiseur et le refroidisseur d'huile de lubrification d'une boîte de transmission principale d'hélicoptère, ainsi que des 20 modules d'un appareil de commande du climatiseur. La figure 2 est un schéma illustrant le circuit du fluide frigorigène du climatiseur et les liaisons entre les capteurs et l'actionneur d'une part, et le dispositif de commande du climatiseur d'autre part. La figure 3 est une vue latérale schématique illustrant 25 l'implantation d'un condenseur et d'un refroidisseur d'huile au dessus de la cabine d'un hélicoptère. Par référence aux figures 1 et 3 notamment, l'invention s'applique notamment aux giravions comportant un échangeur 10 air/huile 2905673 7 permettant de refroidir l'huile de lubrification de la boîte de transmission principale (non représentée) du giravion 11. L'échangeur est disposé à cet effet dans un conduit 12, 13, 14 ù délimité par des parois 17 ù dans lequel l'air circule, aspiré par un 5 ventilateur 16, à partir d'un orifice 18 d'entrée d'air en amont du tronçon de conduit 12. Le condenseur 19 d'un appareil 20 de climatisation est situé dans le conduit de transport d'air, en amont du refroidisseur 10. Le climatiseur 20 comporte, comme illustré schématiquement 10 figures 1 et 2, un compresseur 21 à piston de capacité variable, le condenseur 19, un détendeur 22, et un évaporateur 23, qui sont reliés deux à deux dans cet ordre par des tubulures 24 de transport d'un fluide frigorigène pour former un circuit fermé. L'évaporateur 23 est disposé dans la cabine 25 de l'hélicoptère 11 15 pour refroidir l'air contenu dans la cabine. Un dispositif électronique programmable 26 est programmé conformément à l'invention pour. commander le climatiseur 20. A cet effet, le dispositif 26 est relié (cf. figure 1) par des liaisons 27 à un organe 28 ù potentiomètre ou équivalent ù de réglage d'une 20 consigne de température d'air dans la cabine, d'une part, et à un capteur 29 de mesure de la température de l'air dans la cabine, d'autre part. Conformément à un aspect de l'invention, l'appareil de commande 26 est en outre relié par une liaison 30 à un capteur (non représenté) sensible à la température de l'huile sortant du refroidisseur 10, et est relié 25 par une liaison 34 à un actionneur intégré au compresseur 21 pour faire varier sa capacité. Comme illustré figure 2, l'appareil 26 ù par exemple à microcontrôleur ù est en outre relié à une sonde 31 d'évaporation et à 2905673 8 une sonde 32 de pression de condensation, par des liaisons 33, afin d'assurer (de façon usuelle) la commande/régulation du climatiseur 20. Comme illustré figure 1, l'appareil 26 comporte un différentiateur/additionneur 35 qui calcule la différence entre la consigne 5 de température provenant de l'organe 28 et la température mesurée par le capteur 29. Cette différence est appliquée en entrée d'un module 36 intégrant un régulateur PID pour déterminer une consigne de température (ou pression) de condensation à ne pas dépasser, et/ou une température 10 d'huile ù en sortie du refroidisseur 10 ù à ne pas dépasser - La donnée (ou signal) correspondant qui est délivrée en sortie du module 36 est appliquée, avec la donnée (ou signal) correspondant à la mesure de température d'huile en sortie du refroidisseur 10, à l'entrée d'un second différentiateur/additionneur 37 ; ce dernier délivre en sortie 15 une donnée/signal correspondant à la différence entre les données/signaux sur ses entrées. Cette dernière différence est appliquée en entrée d'un second module 38 de calcul intégrant une boucle PID, qui délivre en sortie une donnée/signal de consigne de capacité pour le compresseur 21. 20 L'invention utilise ainsi la température d'huile mesurée en sortie du radiateur 10 comme donnée d'entrée de la régulation du compresseur du climatiseur, afin de diminuer sa puissance en cas de température d'air extérieure élevée (de l'ordre de 50 ou 55 C par exemple), ce qui a pour effet de réduire la température de condensation du frigorigène, et par 25 conséquent de réduire la température de l'air à la sortie du condenseur, et de favoriser le refroidissement de la BTP. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un appareil (20) de climatisation d'un giravion (11) comportant un refroidisseur (10) de lubrifiant pour une transmission, caractérisé en ce qu'on surveille la température du lubrifiant et on commande une diminution de capacité de l'appareil de climatisation lorsque la température du lubrifiant atteint ou dépasse une valeur déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on mesure la température du lubrifiant en sortie du refroidisseur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la limitation de capacité du climatiseur est obtenue par une diminution du volume balayé par unité de temps d'un compresseur (21) à piston(s) du climatiseur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ladite valeur (pré)déterminée est de l'ordre de 90 à 100 C environ. 5. Programme comportant un code exécutable par une unité (26) de traitement de données pour commander un appareil (20) de climatisation d'un giravion (11), caractérisé en ce que le code comporte : - un premier segment de code pour lire une première donnée représentative d'une température d'un lubrifiant d'un mécanisme de 20 transmission du giravion, - un second segment de code pour déterminer et limiter, en fonction de la première donnée, une seconde donnée représentative d'une capacité (ou consigne de capacité/performance) de l'appareil de climatisation, et 25 -un troisième segment de code pour enregistrer la seconde donnée. 6. Programme selon la revendication 5 dans lequel le second segment de code détermine la seconde donnée en fonction d'une donnée 2905673 10 d'objectif de capacité déterminée en fonction d'une donnée de consigne de température d'air à maintenir dans le giravion ainsi que d'une donnée représentative de la température d'air mesurée dans le giravion. 7. Programme selon la revendication 5 ou 6 dans lequel le code 5 comporte des instructions de calcul proportionnel, intégral, et/ou dérivé, d'une donnée de sortie en fonction d'une donnée d'entrée, de sorte que l'unité de traitement de données intègre un ou plusieurs modules de régulation P, PI, ou PID. 8. Dispositif (26) de commande d'un appareil (20) de climatisation 10 d'un giravion (11) comportant un refroidisseur (10) d'un lubrifiant pour un mécanisme de transmission, caractérisé en ce qu'il est arrangé pour réduire le cas échéant les performances de cet appareil afin de maintenir la température du lubrifiant en sortie du refroidisseur au-dessous d'une valeur (pré)déterminée. 15 9. Dispositif selon la revendication 8, qui comporte : - un module (37) d'acquisition ou lecture d'une température du lubrifiant, qui est arrangé pour recevoir un signal délivré par un capteur de préférence disposé en sortie du refroidisseur, - un module (38) de calcul pour déterminer et limiter, en fonction de la température du lubrifiant, une capacité (ou consigne de capacité) de l'appareil de climatisation, et - un module (38) de commande pour asservir la capacité de l'appareil à la capacité calculée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 qui comporte un régulateur PID (38) pour déterminer la consigne de capacité de l'appareil de climatisation. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 qui comporte un régulateur PID (36) pour déterminer un objectif de capacité 2905673 11 de l'appareil de climatisation en fonction d'une consigne de température d'air à maintenir dans le giravion et de la température d'air mesurée dans le giravion. 12. Giravion (11) comportant un rotor, un mécanisme 5 d'entraînement du rotor (en rotation), un échangeur (10) pour le refroidissement (par de l'air) d'un lubrifiant pour le mécanisme d'entraînement, un appareil (20) de climatisation comportant un condenseur, caractérisé en ce que le condenseur (19)est disposé dans un conduit (12-14) de transport d'air vers l'échangeur, en amont de ce 10 dernier, et en ce qu'il comporte un dispositif (26) de commande arrangé (programmé) pour limiter l'échauffement d'air par le condenseur afin de maintenir le lubrifiant sortant de l'échangeur à une température inférieure (ou égale) à une valeur (pré)déterminée. 13. Giravion selon la revendication 12 dans lequel le condenseur et 15 l'échangeur sont disposés au dessus de la cabine (25) du giravion. 14. Giravion selon la revendication 12 ou 13 qui comporte un ventilateur (16) commun au condenseur et à l'échangeur. 15. Giravion selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 dans lequel l'appareil de climatisation comporte un compresseur (21) à 20 piston(s) à capacité variable en fonction d'un signal de commande de variation de capacité, qui est délivré par le dispositif de commande de l'appareil de climatisation. 16. Giravion selon la revendication 15 dans lequel la variation de capacité résulte d'une variation de la course du (des) piston(s) ûde la 25 cylindrée et/ou du volume balayé- du compresseur. 17. Giravion selon l'une quelconque des revendications 12 à 16 dans lequel l'appareil de climatisation est commandé par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et/ou comporte un programme 2905673 12 selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, ou un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 8 à 11.