Brevet FR2979136A1 — publié le 20130222

DISPOSITIF D'ACTIVATION D'UNE VANNE PASSIVE D'EJECTEUR POUR PRESSURISATION D'UNE ENCEINTE DE TURBOREACTEUR D'AERONEF DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif d'activation d'une vanne passive d'éjecteur pour améliorer la pressurisation d'une enceinte de turboréacteur d'aéronef. Elle a essentiellement pour but d'optimiser le 10 fonctionnement d'une telle vanne d'éjecteur. Le domaine de l'invention est, d'une manière générale celui des turboréacteurs d'aéronefs et plus précisément celui du contrôle desdits turboréacteurs en matière d'étanchéité d'enceintes présentes au sein des turboréacteurs considérés. Un élément de sécurité important à considérer pour 15 ces enceintes, contenant de l'huile, réside dans l'observation d'une étanchéité optimale. D'une manière générale, l'étanchéité des enceintes de turboréacteurs est observée en faisant respecter une différence de pression entre l'extérieur de l'enceinte et l'intérieur de l'enceinte, aux niveaux de bornes d'étanchéité de la dite enceinte ; la différence de pression doit être telle que la pression à l'intérieur de 20 l'enceinte est inférieure au moins d'une valeur préalablement déterminée à la pression extérieure à l'enceinte. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Comme illustré aux figures 1 et 2, dans le cadre de la pressurisation des enceintes d'huile d'un turboréacteur 101, par exemple le LEAP-X®, un système de 25 trompe à jet 102 est actuellement mis en oeuvre . Un tel système de trompe à jet, 102 également appelé éjecteur ou encore eductor (en anglais), est un dispositif qui permet d'améliorer la pressurisation d'une enceinte lorsque le turboréacteur 101 fonctionne à faible régime, en assurant le respect des spécifications de différence de pression aux bornes des étanchéités d'enceinte. A cet effet, 30 l'éjecteur 102 prélève, par exemple dans le cas du LEAP-X®, de l'air à la pression P28 (P28 c'est le plan de prélèvement sur LEAP-X®, pas générique), typiquement depuis un compresseur haute pression 104 du turboréacteur 101 pour le mélanger avec un air déshuilé 105 en provenance de l'enceinte 103 au niveau du Center Vent Tube (tube de dégazage central). Cet air supplémentaire injecté par l'éjecteur 102 crée un effet d'aspiration dans l'enceinte 103 avec pour conséquence une baisse de la pression dans l'enceinte 103 même, et donc une augmentation de la différence de pression aux bornes des étanchéités de l'enceinte 103 considérée. Ce dispositif est nécessaire aux points à faible régime du turboréacteur 101 lorsque les niveaux de pression à l'extérieur et à l'intérieur de l'enceinte sont proches et proches de la pression ambiante ; il est alors critique de disposer de la différence de pression nécessaire. Ainsi, afin d'empêcher les fuites d'huile aux faibles régimes du turboréacteur, il est nécessaire d'activer l'éjecteur 102 pour respecter une différence de pression aux bornes d'étanchéité de l'enceinte 103. Cependant le prélèvement d'air dans le compresseur haute pression 104 au moyen de l'éjecteur 102 n'est pas neutre en terme de performance du turboréacteur, notamment lorsque ce dernier est dans des phases à haut régime ; or dans les phases à haut régime, le plus souvent, la pressurisation des enceintes respecte les spécifications en terme de différence de pression extérieur/intérieur sans utilisation d'éjecteur. Il est donc nécessaire de prévoir une utilisation contrôlée de l'éjecteur 102 afin qu'il ne soit pas utilisé en permanence. Ainsi, dans l'état de la technique, on prévoit l'utilisation d'une vanne de contrôle 106 de l'éjecteur 102 apte à passer d'un état passant, dans lequel l'air pulsé est envoyé au sein du Center Vent Tube, la vanne étant dans une position totalement ouverte, à un état bloqué, dans lequel aucun air pulsé n'est envoyé par l'éjecteur dans le Center Vent Tube, la vanne 106 étant dans une position totalement fermée. On prévoit une utilisation passive de la vanne - on parle de vanne passive - , c'est-à-dire que le mouvement d'ouverture/fermeture de celle-ci, comme illustré à la figure 3-A, est uniquement commandé par une différence de pression la pilotant, lorsque ladite différence de pression atteint un seuil de déclenchement DPO, ladite différence de pression étant la différence de pression entre la pression P28 prélevée au niveau du compresseur haute pression 104 et la pression d'environnement de la vanne ou la pression ambiante Pamb . Comme illustré à la figure 3-B, le principe de fonctionnement de la vanne passive 106 comprend un effet d'hystérésis 301 qui décale les opérations d'ouverture/fermeture de la vanne. A la figure 4, on a représenté une cartographie 401 de différentes situations auxquelles peut être soumise la vanne passive. Ainsi, sur cette figure présentant la forme d'un repère orthogonal, l'axe des abscisses correspond à une différence de pression DP observée aux bornes de la vanne passive 106, alors que l'axe des ordonnées correspond à une altitude à laquelle se situe la vanne 106. Les différentes situations - ou points de fonctionnement - sont matérialisées soit par des triangles 402, qui correspondent aux cas où le turboréacteur 101 fonctionne à faible régime, et pour lesquels l'éjecteur 102 doit être en état passant, soit par des cercles 403, qui correspondent aux cas où le turboréacteur 101 fonctionne à haut régime, et pour lesquels l'éjecteur 102 doit être en état bloqué Comme illustré aux figures 5-A, 5-B et 5-C, un problème se pose alors pour déterminer le seuil d'activation de l'une des deux configurations (éjecteur en état passant ou éjecteur en état bloqué). En effet, on constate, en fixant le seuil DPO constant quelle que soit l'altitude considérée que: - comme illustré à la figure 5-A, soit des situations 501 à haut régime sont observés pour un niveau de différence de pression DP inférieur au seuil DPO, la 20 vanne 106 étant alors ouverte, l'éjecteur étant ainsi activé de manière préjudiciable en terme de performance ; - comme illustré à la figure 5-B, soit des situations 502 à bas régime sont observées pour un niveau de différence de pression DP supérieur au seuil DPO, la vanne 106 étant alors fermée, l'éjecteur 102 étant ainsi désactivé risquant de ne 25 pas respecter les spécifications minimales de différence de pression requises en terme d'étanchéité, et de laisser ainsi éventuellement apparaître des fuites d'huile. Par ailleurs, comme illustré à la figure 5-C, il existe des situations 503 à faible régime à haute altitude pour lesquels l'éjecteur avec sa vanne de contrôle entièrement ouverte risque de créer une aspiration trop forte à l'intérieur des 30 enceintes, avec pour conséquence une réduction trop importante de la pression dans les enceintes d'huile, de sorte que ladite pression parvient à un niveau inférieur à une pression minimale qui doit être observée pour le bon fonctionnement de pompes de récupération d'huile associées à l'enceinte. Il est donc nécessaire de prévoir une vanne sur l'éjecteur avec un système d'activation qui: - permette d'activer l'éjecteur uniquement aux points de fonctionnement à faible régime afin d'assurer la différence de pression minimale aux bornes des étanchéités d'enceinte et ainsi éviter le risque d'avoir des fuites d'huile ; - empêche d'effectuer un prélèvement d'air dans le compresseur haute pression aux points de fonctionnement à haut régime pour ne pas dégrader les 10 performances moteur ; - et, avantageusement, réduit la puissance de l'éjecteur sur les phases à faible régime et à haute altitude afin de ne pas perturber le fonctionnement des pompes de récupération d'huile. Or, un tel type de vanne est complexe. Il existe, afin de répondre à ces 15 contraintes, une vanne commandée par le FADEC (régulateur numérique de moteur à pleine autorité) pour assurer le fonctionnement correct de la trompe à jet aux différents points de fonctionnement du domaine de vol du LEAP-X®. Néanmoins il s'agit d'une solution qui demande une sortie FADEC et qui représente un coût plus élevée. Une telle solution sort du contexte des vannes passives d'éjecteur car 20 elles font appel à un contrôle électrique. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention offre une solution aux problèmes qui viennent d'être exposés, en proposant un dispositif d'activation d'une vanne passive d'éjecteur, le dit dispositif de contrôle remplissant au moins les obligations selon lesquelles 25 l'éjecteur est activé uniquement aux points de fonctionnement à faible régime et l'éjecteur est arrêté, afin d'empêcher un prélèvement d'air au niveau du compresseur haute pression, pour l'ensemble des points de fonctionnement à haut régime pour ne pas dégrader les performances moteur. A cet effet, on propose, dans l'invention, de rendre le fonctionnement de la 30 vanne dépendant de l'altitude à laquelle elle se trouve. Dans un premier mode de réalisation, la vanne demeure une vanne passive à deux positions - position 100% ouverte et position 100% fermée - dont le seuil d'activation dépend de l'altitude. Dans un deuxième mode de réalisation, la vanne s'ouvre progressivement en fonction de l'altitude. Dans un troisième mode de réalisation, 35 le seuil d'activation de la vanne dépend de l'altitude, et la vanne s'ouvre progressivement en fonction de l'altitude. Dans un troisième mode de réalisation, le seuil d'activation de la vanne dépend de l'altitude, et la vanne s'ouvre progressivement en fonction de l'altitude une fois que le seuil d'activation a été atteint. La présente invention se rapporte donc essentiellement à un dispositif d'activation d'une vanne passive d'éjecteur pour améliorer la pressurisation d'une enceinte de turboréacteur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déclencher l'ouverture et/ou la fermeture de la vanne et/ou la puissance de la vanne en fonction de l'altitude à laquelle se trouve la vanne. Par la puissance de la vanne, on désigne la quantité d'air que celle-ci laisse passer par unité de temps. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne sont des moyens faisant basculer la vanne entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée en fonction d'un seuil de déclenchement dépendant de l'altitude ; aucune position intermédiaire n'est alors possible pour la vanne ; - les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne comportent : - un élément multiplicateur recevant en entrée de l'air à pression ambiante, et de l'air prélevé au niveau du compresseur haute pression; - un clapet binaire recevant en entrée l'air fourni par l'élément multiplicateur et de l'air à pression ambiante, ledit clapet binaire étant apte à évoluer entre une position ouverte dans laquelle de l'air prélevé au niveau du compresseur haute pression est envoyé au travers de la vanne vers l'éjecteur pour créer un effet Venturi, et une position fermée dans laquelle l'air est bloqué par la vanne ; - l'air reçu par l'élément multiplicateur et l'air envoyé au travers de la vanne ont une même origine - les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne sont des moyens faisant évoluer la vanne entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée, ladite vanne adoptant des positions intermédiaires partiellement ouvertes en fonction de l'altitude ; - les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne comportent un piston commandé en translation par de l'air à pression ambiante, le dit piston laissant apparaître un passage à section variable dépendant de la pression ambiante de l'air commandant la translation dudit piston, ledit passage laissant passer de l'air pressurisé au travers de la vanne; - l'air commandant la translation du piston provient d'un compresseur haute pression du turboréacteur ; - les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne sont des moyens faisant évoluer la vanne entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée, ladite vanne adoptant des positions intermédiaires partiellement ouvertes en fonction de l'altitude aussi longtemps qu'un seuil de déclenchement, dépendant de l'altitude, relatif à une différence de pression exercée sur la vanne, n'est pas atteint. La présente invention se rapporte également à un aéronef équipé du dispositif selon l'invention. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DE LA FIGURE Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, déjà décrite, une représentation schématique d'une portion de turboréacteur de l'état de la technique, équipé d'un éjecteur avec une vanne passive; - à la figure 2, également déjà décrite, une représentation schématique d'un éjecteur ; - aux figures 3-A et 3-B, également déjà décrites, une illustration schématique des différents positionnements d'une vanne d'un éjecteur de l'état de la technique; - à la figure 4, une cartographie de différentes situations auxquelles peut être soumise la vanne passive ; - aux figures 5-A à 5-C, différentes représentations de la cartographie de la figure 4 illustrant la difficulté de définir un seuil de déclenchement constant de la vanne; - aux figures 6-A à 6-C, différentes représentations de la cartographie de la figure 4 illustrant différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention ; - aux figures 7-A et 7-B, différentes représentations d'un premier exemple de dispositif selon l'invention ; - aux figures 8-A et 8-B, différentes représentations d'un deuxième exemple de dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans les différentes illustrations qui suivent, on définit, à titre d'exemple uniquement, une différence de pression DP appliquée, en vue de la piloter, au niveau de la vanne 106 selon la relation suivante : DP = P28 - Pamb ; où P28 est la pression au niveau du 7ème étage du compresseur haute pression et Pamb est la pression ambiante. La figure 6-A montre la cartographie 401 illustrant l'utilisation d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cet exemple, on propose la mise en place d'un système d'activation passif à deux positions - la vanne 106 est soit totalement fermée, soit totalement ouverte - avec un seuil d'activation 601 progressif avec l'altitude pour la vanne éjecteur 106, la vanne 106 étant ouverte lorsque le point de fonctionnement considéré correspond à une vanne soumise à une différence de pression inférieure au seuil d'activation 601 pour une altitude donnée. La solution proposée permet ainsi d'avoir un déclenchement de la vanne correspondant au besoin : vanne ouverte aux points à faible régime et fermée aux points à haut régime. La figure 6-B montre la cartographie 401 illustrant l'utilisation d'un deuxième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cet exemple, on propose la mise en place d'un système d'activation passif d'une vanne dont la section d'ouverture varie progressivement en fonction de l'altitude, avec un seuil d'activation fixe 608 pour la vanne. Ainsi, la section d'ouverture de la vanne change progressivement avec la pression ambiante, qui est directement fonction de l'altitude, la vanne 106 étant ouverte lorsque le Delta de Pression pilotant la vanne est inférieur au seuil d'activation 608. De cette façon, lorsque la vanne est ouverte, plus l'altitude augmente, plus la pression ambiante diminue et donc plus la section de passage de la vanne diminue. Dans l'exemple représenté, on observe ainsi différents paliers : un premier palier 604 durant lequel la vanne 106 est totalement ouverte ; un deuxième palier 605 pendant lequel la vanne 106 est ouverte à 75% ; un troisième palier 606 pendant lequel la vanne 106 est ouverte à 50% ; un troisième palier ; un quatrième palier 607 pendant lequel la vanne 106 est ouverte à 25%. La solution proposée dans cet exemple permet donc d'avoir un éjecteur modulé en puissance lorsqu'il est actif en évitant ainsi le risque de baisser la pression dans les enceintes d'huile aux points à faible régime et haute altitude en dessous des spécifications de pression des pompes de récupération d'huile. Comme le seuil d'activation 608 est fixé pour assurer le respect d'une différence de pression minimale au niveau des étanchéités des enceintes à tout point de fonctionnement à faible régime, il existe certains points de fonctionnements 603 à haut régime qui ne nécessitent pas l'activation de l'éjecteur mais pour lesquels l'éjecteur est malgré tout activé. Néanmoins, avec un tel type de vanne, la puissance de l'éjecteur étant modulée en altitude, l'impact en terme de performance moteur d'un prélèvement au niveau du compresseur haute pression pendant des phases haut régime est limité. La figure 6-C montre la cartographie 401 illustrant l'utilisation d'un troisième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Aux figures 7-A et 7-B on a représenté respectivement un schéma de principe et un schéma fonctionnel du premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur ces figures, un premier élément, de type multiplicateur 701, par exemple un système à soufflet 711, reçoit en entrée de l'air à pression ambiante Pamb et de l'air à la pression P28 prélevé dans le compresseur haute pression pour fournir en sortie de l'air à une pression a*P28 ; la multiplication de pression est ainsi réalisée par la présence d'une section variable 718 qui dépend directement de Pamb, et donc de l'altitude. L'air à la pression a*P28 est alors communiqué à un deuxième élément de type clapet 702, notamment un clapet de type on/off (ou tout ou rien), ce dernier recevant en entrée de l'air à pression ambiante Pamb. Le clapet on-off contrôle l'envoi d'air P28 à l'éjecteur. Pour ce faire, de l'air P28 est envoyé dans un compartiment dont une sortie 713 est obstruée par une extrémité 714 du clapet 702 ; le clapet 702 comporte également une base 715 en appui sur un ressort 716, la base étant soumise de part et d'autre à de l'air à pression ambiante Pamb envoyé dans un deuxième compartiment 717 et à l'air pressurisé à la pression a*P28. Ainsi, le clapet 702 est commandé par la différence de pression entre Pamb et a*P28. Aux figures 8-A et 8-B on a représenté respectivement un premier schéma fonctionnel et un deuxième schéma fonctionnel du deuxième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cet exemple, on réalise l'asservissement d'une section d'ouverture 802 de la vanne à la pression ambiante Pamb. On est ainsi dans le cas d'une vanne passive avec une section variable, la section d'ouverture de la vanne changeant progressivement avec l'altitude grâce au mouvement d'un piston 801 pour laisser passer de l'air à la pression P28 : plus l'altitude augmente, plus la pression ambiante diminue et donc plus la section de passage de la vanne se réduit également jusqu'à arriver à fermeture complète, illustrée à la figure 8-A. L'air à la pression P28 est inséré dans le dispositif au niveau d'une ouverture 804, et ne peut s'échapper par une sortie 805 que si la section d'ouverture 802 n'est pas nulle. Le mouvement du piston 801 peut par exemple être provoqué par un soufflet 803, solidaire dudit piston 801, soumis à la pression ambiante, ou être provoqué par l'utilisation de capsules anéroïdes. Le troisième exemple illustré à la figure 6-C fait ainsi l'objet d'une réalisation fonctionnelle en reliant la sortie 713 visible à la figure 7-B à l'entrée 804 visible aux figures 8-A et 8-B.5 REVENDICATIONS1 -Dispositif d'activation d'une vanne (106) d'éjecteur (102) pour adapter la pressurisation d'une enceinte (103) de turboréacteur (101) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déclencher l'ouverture et/ou la fermeture de la vanne (106) et/ou la puissance de la vanne en fonction de l'altitude à laquelle se trouve la vanne. 2- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne (106) sont des moyens faisant basculer la vanne (106) entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée en fonction d'un seuil de déclenchement dépendant de l'altitude. 3- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne comportent : - un élément multiplicateur (701) recevant en entrée de l'air à pression ambiante (Pamb), et de l'air prélevé au niveau d'un compresseur haute pression (104) (P28); - un clapet binaire (702) recevant en entrée l'air fourni par l'élément multiplicateur (701) et de l'air à pression ambiante (Pamb), ledit clapet binaire (702) étant apte à évoluer entre une position ouverte dans laquelle de l'air prélevé au niveau du compresseur haute pression est envoyé au travers de la vanne vers l'éjecteur (102), et une position fermée dans laquelle l'air est bloqué par la vanne (106). 4- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'air (P28) reçu par l'élément multiplicateur (701) et l'air (P28) envoyé au travers de la vanne (106) ont une même origine. 5- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne sont des moyens faisant évoluer la vanne entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée, ladite vanne adoptant des positions intermédiaires partiellement ouvertes en fonction de l'altitude. 6- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne (106) comportent un piston (801) commandé en translation par de l'air à pression ambiante (Pamb), le dit piston (801) laissant apparaître un passage (802) à section variable dépendant de la pression ambiante (Pamb) de l'air commandant la translation dudit piston (801), ledit passage (802) laissant passer de l'air (P28) au travers de la vanne (106). 7- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'air (P28) commandant la translation du piston (801) provient d'un compresseur haute pression (104) du turboréacteur (101). 8- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne sont des moyens faisant évoluer la vanne entre une position totalement ouverte et une position totalement fermée, ladite vanne adoptant des positions intermédiaires partiellement ouvertes en fonction de l'altitude aussi longtemps qu'un seuil de déclenchement, dépendant de l'altitude, relatif à une différence de pression exercée sur la vanne n'est pas atteint. 9- Aéronef caractérisé en ce qu'il comporte le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.20