Brevet FR3021630A1 — publié le 20151204

SYSTÈME D'UNITÉ D'ALIMENTATION D'URGENCE HYBRIDE DOMAINE La présente invention se rapporte au domaine de la génération de puissance électrique. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un système d'alimentation électrique d'urgence aéroporté en mesure de fonctionner en cas de panne de moteur d'aéronef. CONTEXTE Des avions ont utilisé diverses unités d'alimentation d'urgence (« EPU ») pour fournir une 10 alimentation électrique en cas de panne de moteur. Toutefois, les unités d'alimentation d'urgence existantes ont rencontré des défis opérationnels. Par exemple, des turbines à air dynamique peuvent être endommagées lors du déploiement dans le sillage de l'avion. De plus, des systèmes entraînés par l'air de purge du compresseur ne peuvent pas fonctionner si le moteur principal tombe en panne à moins qu'un générateur à bobine basse pression ne 15 fonctionne pendant le tournoiement en autorotation de(s) (l')hélice(s) du moteur principal, bien que ce générateur à bobine ajoute un poids et une complexité non souhaités. En outre, des systèmes d'alimentation à base d'agent propulseur solide s'avèrent instables et enclins à la contamination et à l'usure, et des unités d'alimentation d'urgence à base de pile à combustible existante nécessitent une pression d'entrée d'air proche de la pression 20 atmosphérique et des températures d'entrée relativement élevées. Ainsi, il existe un besoin d'EPU hybrides intégrées avancées surmontant ces défis tout en fournissant une alimentation électrique d'urgence à bord fiable. RÉSUMÉ DE L'INVENTION 25 Conformément aux divers aspects de la présente invention, un système de conversion d'énergie intégré est décrit. 3021630 2 Un système de conversion d'énergie peut avoir une unité d'alimentation d'urgence intégrée, une unité d'alimentation auxiliaire (APU), et un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence. L'unité d'alimentation d'urgence peut avoir une pile à combustible. L'unité d'alimentation auxiliaire peut avoir un moteur et un générateur dans laquelle le moteur entraîne le générateur pour produire une alimentation électrique. L'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence peut avoir un échangeur de chaleur et une soupape de dérivation. L'échangeur de chaleur peut être en communication fluidique avec l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire. Selon un mode de réalisation, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend un premier tube par lequel l'eau peut être acheminée à partir de la pile à combustible vers le moteur, dans lequel l'échangeur de chaleur est configuré pour, de manière sélective, réchauffer l'air comprimé et acheminer l'air comprimé à partir du moteur vers la pile à combustible ; et dans lequel la soupape de dérivation peut, de manière sélective, acheminer l'air comprimé à partir du moteur vers la pile à combustion. Selon un mode de réalisation, le moteur comprend une turbine à gaz. Selon un mode de réalisation, la pile à combustible comprend une pile à combustible à hydrogène. Selon un mode de réalisation, la pile à combustible comprend : une entrée de combustible comprenant une ouverture configurée pour s'interconnecter avec un tuyau par lequel le combustible est acheminé à partir d'une alimentation en combustible vers la pile à combustible ; une entrée d'oxygène comprenant une ouverture en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence ; une sortie de gaz d'échappement en communication fluidique avec un puits de gaz d'échappement ; une sortie d'eau résiduaire en communication fluidique avec le premier tube de l'appareil 3021630 3 d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence par laquelle l'eau est acheminée à partir de l'unité d'alimentation d'urgence vers l'unité d'alimentation auxiliaire ; et une sortie d'alimentation électrique connectée à un bus électrique d'un aéronef. 5 Selon un mode de réalisation, l'unité d'alimentation auxiliaire comprend : une turbine à gaz ; et un générateur électrique, dans lequel la turbine à gaz entraîne le générateur électrique, et dans lequel le générateur est connecté à une sortie d'alimentation électrique connectée au bus électrique d'un aéronef. Selon un mode de réalisation, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité 10 d'alimentation d'urgence comprend : une interconnexion fluidique entre une sortie d'eau résiduaire de l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire par laquelle l'eau peut être injectée dans le moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire ; et l'échangeur de chaleur comprenant un premier trajet de fluide et un deuxième trajet de fluide, dans lequel le premier trajet de fluide peut accepter de l'air sous pression à partir 15 d'une sortie d'air de purge de la turbine à gaz, dans lequel le deuxième trajet de fluide peut accepter les résidus provenant d'une sortie de résidus de la turbine à gaz, et dans lequel l'air sous pression est réchauffé en réponse aux résidus et acheminé vers la pile à combustible de l'unité d'alimentation d'urgence. Selon un mode de réalisation, le puits de gaz d'échappement comprend un système 20 d'extinction d'incendie. Selon un mode de réalisation, le puits de gaz d'échappement comprend un système d'inertage de réservoir de combustible. Selon un mode de réalisation, dans lequel le système de conversion d'énergie intégré est installé dans un aéronef. 3021630 4 Dans certains modes de réalisation, un système de conversion d'énergie peut avoir une unité d'alimentation d'urgence ayant une pile à combustible, et un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence ayant un échangeur de chaleur et une soupape de dérivation. L'échangeur de chaleur peut être en communication fluidique avec 5 l'unité d'alimentation d'urgence. L'échangeur de chaleur peut chauffer l'air comprimé qui est envoyé vers l'orifice d'entrée/l'entrée d'air de l'unité d'alimentation d'urgence. Selon un mode de réalisation, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend : un premier tube adapté pour permettre à l'eau d'être acheminée à partir de la pile à combustible vers une unité d'alimentation auxiliaire ; et dans 10 lequel la soupape de dérivation, de manière sélective, achemine l'air comprimé vers l'unité d'alimentation d'urgence sans réchauffement. Selon un mode de réalisation, l'unité d'alimentation d'urgence comprend : une pile à combustible comprenant une ouverture interconnectée avec un tuyau par lequel le combustible est acheminé vers la pile à combustible ; une entrée d'oxygène comprenant une 15 ouverture en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence ; une sortie de gaz d'échappement par laquelle le gaz d'échappement est libéré à partir de la pile à combustible ; et une sortie d'eau résiduaire en communication fluidique avec le premier tube de l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence par laquelle l'eau est libérée à partir de la pile à 20 combustible. Selon un mode de réalisation, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend : une interconnexion fluidique entre une sortie d'eau résiduaire de l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire par laquelle l'eau peut être injectée dans un moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire ; et dans 25 lequel l'échangeur de chaleur comprend un premier trajet de fluide et un deuxième trajet de 3021630 5 fluide, par lequel le premier trajet de fluide peut accepter de l'air sous pression à partir d'une sortie d'air de dérivation du moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire, par lequel le deuxième trajet de fluide peut accepter les résidus provenant d'une sortie de résidus du moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire. 5 Selon un mode de réalisation, la pile à combustible est une pile à combustible à hydrogène. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Une compréhension plus complète de la présente invention peut être dérivée en se référant à la description détaillée lorsqu'elles sont envisagées dans le cadre des Figures, où des 10 numéros de référence similaires font référence à des éléments similaires tout au long des Figures, et : La FIG. 1 décrit un schéma d'un mode de réalisation exemplaire d'un système d'alimentation d'urgence hybride intégré ; La FIG. 2 décrit un composant de pile à combustible d'un système d'alimentation d'urgence 15 hybride intégré ; et La FIG. 3 décrit un composant d'une unité d'alimentation auxiliaire d'un système d'alimentation d'urgence hybride intégré. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 20 La description suivante est constituée de divers modes de réalisation exemplaires uniquement, et n'est pas destinée à limiter la portée, le caractère applicable ou la configuration de la présente invention de quelque manière que ce soit. De préférence, la description suivante est destinée à fournir une illustration appropriée pour la mise en oeuvre de divers modes de réalisation comprenant le meilleur mode. Tel que constaté 25 ultérieurement, diverses modifications peuvent être effectuées dans la fonction et 3021630 6 l'agencement des éléments décrits dans ces modes de réalisation sans s'éloigner de la portée de la présente invention. Par souci de concision, des techniques conventionnelles de fabrication et de construction peuvent ne pas être décrites en détail dans la présente invention. En outre, les lignes de 5 connexion indiquées dans les différentes figures contenues dans la présente invention sont destinées à représenter des relations fonctionnelles et/ou des couplages physiques exemplaires entre les différents éléments. Il convient de préciser que de nombreuses relations fonctionnelles ou connexions physiques alternatives ou supplémentaires peuvent être présentes dans un procédé de construction pratique. 10 Dans d'autres modes de réalisation, un système de conversion d'énergie intégré est décrit. En référence à la Figure 1, un système de conversion d'énergie 2 peut comprendre une unité d'alimentation d'urgence 4, et une unité d'alimentation auxiliaire 6. Un système de conversion d'énergie 2 peut en outre comprendre un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. L'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité 15 d'alimentation d'urgence 5 peut être connecté en communication de fluide à la fois à l'unité d'alimentation d'urgence 4 et à l'unité d'alimentation auxiliaire 6 et peut fournir une connectivité fluidique sélective entre l'unité d'alimentation d'urgence 4 et l'unité d'alimentation auxiliaire 6 par laquelle l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 4 et/ou de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 peut être améliorée. Tel qu'utilisé dans la 20 présente invention, être connecté en « communication de fluide » ou en « communication fluidique » signifie qu'un passage existe entre les éléments connectés via lesquels un fluide, y compris un liquide et/ou un gaz et/ou toute autre matière non solide, peut passer d'un élément connecté à un autre élément connecté. En référence aux Figures 1 et 2, une unité d'alimentation d'urgence 4 peut comprendre une 25 pile à combustible 7. De plus, l'unité d'alimentation d'urgence 4 peut avoir plusieurs 3021630 7 interconnexions fluidiques, électriques, et/ou mécaniques avec d'autres éléments de système. Par exemple, l'unité d'alimentation d'urgence 4 peut comprendre une entrée de combustible 14, une entrée d'oxygène (par exemple, 02) 16, une sortie de gaz d'échappement 12, une sortie d'eau/de vapeur d'eau résiduaire 13, et une sortie 5 d'alimentation électrique 10. Tel qu'utilisé dans la présente invention, les références à l'eau comprennent également l'eau dans des états non liquides, comme la vapeur d'eau. Une ou plusieurs des diverses entrées et sorties peuvent être connectées en communication fluidique et/ou électrique à la pile à combustible 7 directement ou via l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. 10 L'entrée de combustible 14 peut comprendre un orifice en communication fluidique avec une alimentation en combustible 8. Dans d'autres modes de réalisation, l'entrée de combustible 14 comprend un tube, ou un tuyau, ou une ouverture interconnectée avec un tube ou un tuyau par laquelle le combustible peut être acheminé à partir d'une alimentation en combustible 8 vers la pile à combustible 7. L'alimentation en combustible 8 peut 15 comprendre de l'hydrogène (par exemple, H2). L'entrée d'oxygène 16 peut comprendre un tube, ou un tuyau, ou une ouverture interconnectée avec un tube ou un tuyau en communication fluidique avec une source de gaz contenant de l'oxygène. Ainsi, l'entrée d'oxygène 16 peut acheminer l'oxygène vers la pile à combustible 7. Dans d'autres modes de réalisation, l'oxygène peut être introduit via le 20 passage de l'air ambiant (qui contient de l'oxygène) à partir de l'environnement ambiant. Dans d'autres modes de réalisation, le flux d'air contenant de l'oxygène peut être aspiré via l'introduction d'air conditionné à partir de la cabine de l'aéronef. Toutefois, dans de nombreuses applications d'aéronefs, par exemple, pendant des conditions de vol à haute altitude habituelles, l'air aspiré à partir de l'environnement ambiant peut avoir une pression 25 insuffisante, et/ou une température insuffisante pour offrir un fonctionnement efficace de la 3021630 pile à combustible 7. Ainsi, dans d'autres modes de réalisation, l'entrée d'oxygène 16 est en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. De cette manière, la température et/ou la pression de l'air peuvent être conditionnées avant d'être introduites vers l'entrée d'oxygène 16. 5 La sortie d'alimentation électrique 10 peut comprendre une borne conductrice en communication électrique avec la pile à combustible 7. La sortie d'alimentation électrique 10 peut comprendre un conducteur unique, ou peut comprendre deux conducteurs ou peut comprendre n'importe quel nombre de conducteurs. La sortie d'alimentation électrique 10 peut fournir une alimentation à partir de la pile à combustible 7 vers un bus électrique d'un 10 aéronef 36. La sortie de gaz d'échappement 12 peut comprendre un tube, ou un tuyau, ou une ouverture interconnectée avec un tube ou un tuyau en communication fluidique avec un puits de gaz d'échappement 38. De cette manière, la sortie de gaz d'échappement 12 peut acheminer le gaz d'échappement à partir de la pile à combustible 7 vers le puits de gaz d'échappement 15 38. Dans d'autres modes de réalisation, le gaz d'échappement comprend de l'azote, par exemple, N2. De plus, le puits de gaz d'échappement 38 peut comprendre un système d'extinction d'incendie. Ainsi, le gaz d'échappement à partir de la pile à combustible 7 peut être transformé, par exemple pour charger un système d'extinction d'incendie avec de l'azote gazeux. Dans d'autres modes de réalisation, le puits de gaz d'échappement 38 20 comprend un système d'inertage de réservoir de combustible à bord. Par exemple, le gaz d'échappement à partir de la pile à combustible 7 peut être transformé pour alimenter un réservoir de combustible avec le gaz d'échappement. Puisque le gaz d'échappement peut être un gaz relativement non réactif (par exemple, chimiquement inerte), comme le N2, cela entraîne l'environnement constitué d'espace mort du réservoir de combustible à devenir 3021630 9 relativement non réactif, en diminuant la propension de collecte de vapeurs de combustible dans l'espace mort et en améliorant la sécurité de l'aéronef. La sortie d'eau/de vapeur d'eau résiduaire 13 peut comprendre un tube, un tuyau, ou une ouverture interconnectée avec un tube ou un tuyau en communication fluidique avec un 5 appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. Tel qu'ultérieurement décrit dans la présente invention, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut comprendre une interconnexion fluidique entre la sortie d'eau/de vapeur d'eau résiduaire 13 et une unité d'alimentation auxiliaire 6 de sorte que l'eau puisse être injectée dans l'unité d'alimentation auxiliaire 6 pour augmenter la 10 performance de l'unité d'alimentation auxiliaire 6, par exemple, en densifiant l'air entrant dans le moteur 44 (avec une référence momentanée à la Figure 3) de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 et/ou en fournissant un refroidissement, entraînant une efficacité du cycle thermodynamique améliorée. En référence aux Figures 1 et 3, un système de conversion d'énergie 2 peut également 15 comprendre une unité d'alimentation auxiliaire 6. L'unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre un moteur 44 et un générateur 42, par lequel l'électricité peut être générée. Le moteur 44 peut être connecté au générateur 42 via un arbre. L'unité d'alimentation auxiliaire 6 peut avoir plusieurs interconnexions fluidiques, électriques, et/ou mécaniques avec d'autres éléments de système. Par exemple, l'unité d'alimentation auxiliaire 6 peut 20 comprendre une entrée d'air 34, une entrée de combustible 30, une entrée d'eau 40, une sortie d'air de purge 28, et une sortie de résidus 22. Toutes les différentes entrées et sorties peuvent être connectées en communication fluidique et/ou électrique aux éléments du moteur 44 et/ou du générateur 42 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6. Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une entrée d'air 34. L'entrée d'air 34 25 peut comprendre un tube, ou un tuyau, ou une ouverture interconnectée avec un tube ou un 3021630 10 tuyau en communication fluidique avec une source d'air 35. Par exemple, l'entrée d'air 34 peut comprendre un orifice d'entrée du moteur 44 par lequel l'air ambiant peut être aspiré dans le moteur 44 pendant la combustion. Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une entrée de combustible 30. 5 L'entrée de combustible 30 peut comprend un orifice en communication fluidique avec une alimentation en combustible 18. L'entrée de combustible 30 peut acheminer le combustible à partir de l'alimentation en combustible 18 vers le moteur 44, dans lequel il est brûlé avec l'air envoyé à travers l'entrée d'air 34. [0001] Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une sortie de 10 résidus 22. La sortie de résidus 22 peut être en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. La sortie de résidus 22 peut acheminer les résidus, par exemple, des produits de combustion et/ou des gaz non brûlés à partir du moteur 44. L'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut acheminer les résidus vers un puits d'échappement 24 tel 15 que décrit ultérieurement dans la présente invention. Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une entrée d'eau 40. Tel que décrit précédemment dans la présente invention, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut comprendre une interconnexion entre une entrée de turbine d'un moteur 44 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 et la sortie d'eau/de vapeur d'eau 20 résiduaire 13 de sorte que l'eau/la vapeur d'eau puisse être injectée dans le moteur 44 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 pour augmenter la performance du moteur, par exemple, en densifiant l'air entrant dans le moteur et/ou en fournissant un refroidissement. Cette eau/vapeur d'eau est injectée via l'entrée d'eau 40. L'entrée d'eau 40 comprend un orifice dans lequel l'eau peut être introduite et à travers lequel l'eau peut être acheminée vers 25 l'orifice d'entrée du compresseur du moteur 44. L'eau/la vapeur d'eau est introduite dans un 3021630 11 orifice d'entrée du moteur 44. L'eau refroidit l'entrée d'air ambiant (à travers un refroidissement par évaporation), par laquelle l'air est densifié et ainsi, la combustion à l'intérieur du moteur 44 peut être réalisée de manière plus efficace. Dans certaines applications d'entretien au sol, l'eau injectée peut être utilisée conjointement avec des appareils/systèmes conventionnels de lavage du compresseur. Le lavage du compresseur améliore l'efficacité thermodynamique globale du moteur à turbine à gaz en éliminant la saleté/poussière/le sable/etc. agglomérés à partir des pales/aubes du compresseur. Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une sortie d'air de purge 28. La sortie d'air de purge 28 peut comprendre un tube, ou un tuyau, ou une ouverture interconnectée 10 avec le tube ou un tuyau par laquelle l'air peut être acheminé à partir du moteur 44 avant d'être brûlé et en rejeté dehors de l'unité d'alimentation auxiliaire 6. La sortie d'air de purge 28 peut être connectée en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. Ainsi, de cette manière, de l'air sous pression, chaud et non brûlé peut être acheminé à partir de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 15 vers l'unité d'alimentation d'urgence 4. Une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre une sortie d'alimentation électrique 20. La sortie d'alimentation électrique 20 peut comprendre une borne conductrice en communication électrique avec le générateur 42. La sortie d'alimentation électrique 20 peut comprendre un conducteur unique, ou peut comprendre deux conducteurs ou peut 20 comprendre n'importe quel nombre de conducteurs. La sortie d'alimentation électrique 20 peut fournir une alimentation à partir du générateur 42 vers un bus électrique d'un aéronef 36. En référence à la Figure 1, un système de conversion d'énergie 2 peut comprendre un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5. L'appareil 25 d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 a des interconnexions 3021630 12 fluidiques différentes entre l'unité d'alimentation auxiliaire 6 et l'unité d'alimentation d'urgence 4. Par exemple, une unité d'alimentation d'urgence 4 peut comprendre une pile à combustible 7, qui peut recevoir de l'hydrogène et de l'oxygène et générer de l'électricité, en produisant un effluant comme de l'eau et du gaz, par exemple, de l'azote gazeux. Ainsi, 5 une pile à combustible 7 (avec une référence momentanée à la Figure 2) nécessite un combustible d'entrée et un oxydant d'entrée. Toutefois, la performance d'une pile à combustible 7 est souvent dégradée de manière importante dans le cas où l'oxydant est introduit à basse pression, ou si la pile à combustible 7 est amenée à fonctionner à une température faible. Cela peut imposer des défis au cours du fonctionnement dans un 10 environnement d'aéronef dû à la diminution de la pression ambiante et de la température ambiante à des altitudes au-dessus du niveau de la mer (par exemple, jusqu'à la plage de la tropopause). En conséquence, un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut comprendre des connexions fluidiques par lesquelles la pression d'entrée 15 et la température de fonctionnement de la pile à combustible 7 sont augmentées. Un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut fournir une connectivité fluidique sélective entre l'unité d'alimentation d'urgence 4 et l'unité d'alimentation auxiliaire 6. Un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut comprendre un échangeur de chaleur 26 et une soupape de 20 dérivation 32. Tel qu'utilisé dans la présente invention, un échangeur de chaleur peut comprendre un récupérateur. L'échangeur de chaleur 26 peut comprendre au moins deux trajets de fluide n'étant pas en communication fluidique dans lesquels la chaleur peut être acheminée à partir de l'un des trajets de fluide vers l'autre. L'échangeur de chaleur 26 peut être connecté à la sortie de résidus 22 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6. L'échangeur de 25 chaleur 26 peut acheminer le flux d'échappement chaud quittant le moteur 44 via la sortie 3021630 13 de résidus 22 vers un puits d'échappement 24. Toutefois, l'échangeur de chaleur 26 peut récolter la chaleur à partir de ce flux d'échappement et l'acheminer en dehors de celui-ci, par exemple, pour chauffer/préchauffer l'air entrant dans l'entrée d'oxygène 16 de l'unité d'alimentation d'urgence 4. Ainsi, l'échangeur de chaleur 26 peut également recevoir de 5 l'air comprimé à partir de la sortie d'air de purge 28 du moteur 44. L'échangeur de chaleur 26 peut réchauffer cet air et par la suite acheminer cet air vers l'entrée d'oxygène 16 de l'unité d'alimentation d'urgence 4. De cette manière, l'unité d'alimentation d'urgence 4 peut recevoir de l'air chauffé, non brûlé qui est mis sous pression par le moteur 44. Dans d'autres modes de réalisation, une soupape de dérivation 32 est disposée en connexion avec 10 l'échangeur de chaleur 26. La soupape de dérivation 32 peut être actionnée pour permettre à l'air provenant de la sortie d'air de purge 28 du moteur 44 de contourner l'échangeur de chaleur 26 et de rejoindre directement l'entrée d'oxygène 16 de l'unité d'alimentation d'urgence 4. Par exemple, pendant les opérations à basse altitude (où la pression de l'air ambiant et les températures sont élevées), le réchauffement de l'air peut s'avérer non 15 nécessaire, et ainsi, la soupape de dérivation 32 peut être activée. En conséquence, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut envoyer de l'air vers l'entrée d'oxygène 16 de l'unité d'alimentation d'urgence 4 qui est au moins soit réchauffé ou sous pression. De manière similaire, l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut acheminer le gaz/fluide à partir de 20 l'unité d'alimentation d'urgence 4 vers l'unité d'alimentation auxiliaire 6. L'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence 5 peut comprendre un premier tube 3 disposé entre la sortie d'eau/de vapeur d'eau résiduaire 13 de l'unité d'alimentation d'urgence 4 et l'entrée d'eau 40 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6. L'unité d'alimentation d'urgence 4 peut produire l'eau/la vapeur d'eau, par exemple en tant 25 que produit d'une/de réaction(s) chimique(s) dans la pile à combustible 7. Le premier tube 3 3021630 14 peut acheminer cette eau vers l'unité d'alimentation auxiliaire 6 où elle est injectée dans l'orifice d'entrée du moteur 44. Tel que décrit précédemment, cette eau peut refroidir et/ou densifier l'air entrant dans le moteur. En référence maintenant à la Figure 2, divers aspects d'une unité d'alimentation d'urgence 4 5 comprenant une pile à combustible 7 sont décrits. La pile à combustible peut être une pile à combustible à hydrogène et peut comprendre une anode 102, un électrolyte 104, et une cathode 106. Au niveau de l'anode 102, le combustible à base d'hydrogène est électrochimiquement dissocié en présence d'un catalyseur dans des ions hydrogène et des électrons libres (2H2 --> 4H+ + 4e-). Les électrons s'écoulent hors de l'anode 102 vers la 10 sortie d'alimentation électrique 10. Les ions hydrogène s'écoulent dans l'électrolyte 104 et sont entraînés par des forces de concentration et des forces potentielles vers la cathode 106, où le gaz d'oxygène est électrochimiquement combiné en présence d'un catalyseur avec des ions hydrogène et des électrons libres (acheminés à partir du trajet de retour de circuit de la sortie d'alimentation électrique 10) pour générer de l'eau (02 + 4H+ + 4e- 2H20). Ainsi, 15 la réaction globale dans la pile à combustible 7 comprend 2H2 + 02 2H20 + Énergie. La quantité d'énergie libérée est équivalente à la différence entre l'énergie libre de Gibbs du produit et l'énergie libre de Gibbs des réactifs. Cette énergie, acheminée via la sortie d'alimentation électrique 10 vers le bus électrique de l'aéronef 36 (Fig. 1) peut être utilisée pour alimenter des systèmes d'aéronefs. 20 Une unité d'alimentation d'urgence 4 peut également être utilisée en mode inverse de sorte qu'au lieu de générer de l'électricité, l'électricité et l'eau puissent être consommées et l'oxygène et l'hydrogène créés. Par exemple, lorsqu'un aéronef est au sol, l'unité d'alimentation d'urgence 4 peut être utilisée en mode inverse de sorte que la pile à combustible 7 génère de l'oxygène, par exemple, pour la pressurisation de la cabine, et de 25 l'hydrogène,, par exemple, pour le combustible de la pile à combustible 7 lorsqu'elle est 3021630 15 utilisée en mode conventionnel, par exemple, en altitude. Par exemple, une tension externe peut être appliquée à la sortie d'alimentation électrique 10, après quoi la sortie d'alimentation électrique 10 est en réalité utilisée en tant qu'unité d'alimentation. L'eau située au niveau de la cathode 106 peut subir une électrolyse, formant des ions hydrogène et 5 oxyde. Les ions oxyde sont transportés à travers l'électrolyte 104 vers l'anode 102 où ils sont oxydés pour former de l'oxygène. Dans ce mode inverse, la polarité de la pile est opposée à celle utilisée pendant le fonctionnement normal. Ainsi, la pile à combustible 7 fonctionne selon les équations suivantes. Une réaction cathodique 106 peut survenir dans laquelle H20 + 2e- H2 + 02. Une réaction anodique 102 peut survenir dans laquelle 02- 10 1/2 02 + 2e-. Ainsi, la réaction nette de la pile à combustible peut être H20 -> 1/2 02 + H2. De plus, la pile à combustible 7 ne peut pas être une pile à combustible à hydrogène mais peut comprendre d'autres configurations de pile à combustible. Par exemple, la pile à combustible 7 peut être une pile à combustible alcaline, une pile à combustible à acide phosphorique, une pile à combustible à membrane échangeuse de protons, une pile à 15 combustible à carbonate fondu, une pile à combustible à alcool direct, une pile à combustible à méthanol, une pile à combustible à oxyde solide, ou tout autre type de pile à combustible configurée pour fournir des caractéristiques de fonctionnement souhaitées. En référence maintenant à la Figure 3, une unité d'alimentation auxiliaire 6 peut comprendre un moteur 44 et un générateur 42. Le moteur 44 peut comprendre une turbine à gaz 20 alimentée par le même combustible que les moteurs principaux de l'aéronef, par exemple, un carburéacteur de type kérosène comme Jet A, Jet A-1, JP-5, et/ou JP-8. Dans un autre mode de réalisation, le combustible peut être un carburéacteur de large coupe ou de type naphta, comme Jet B et/ou JP4. En outre, le combustible peut être un combustible synthétique, comme un combustible à base de kérosène paraffinique synthétique de Fischer- 25 Tropsch (FT-SPK), ou de kérosène paraffinique synthétique bio-dérivé (Bio-SPK), ou peut 3021630 16 être tout autre combustible approprié. Dans un autre mode de réalisation, le moteur 44 peut comprendre un moteur à combustion interne et à mouvement alternatif, comme un moteur basé sur un cycle Otto, un cycle Diesel, un cycle Miller, ou un cycle Atkinson, ou un moteur rotatif à combustion interne (par exemple, Wankel), ou un autre moteur à combustion 5 interne, ou un moteur à combustion externe continue comme un moteur à turbine à gaz (basé sur le cycle de Brayton ouvert) alimenté par un combustible différent des moteurs d'aéronef, ou tout autre moteur thermique. En outre, le moteur 44 peut être un moteur à combustion interne qui est naturellement aspiré ou à induction forcée (soit turbocompressé ou surcompressé). Le moteur 44 peut avoir un turbocompresseur qui peut être à configuration 10 unique ou double (jumelle) en utilisant un compresseur centrifuge directement couplé soit à une turbine à écoulement axial ou à une turbine à écoulement centrifuge, et dont le fonctionnement peut en outre être amélioré par des structures comme : des géométries d'aubes variables, des soupapes de décharge articulées, des soupapes de décharge de pression/de surpression, et par des procédés comme : le refroidissement intermédiaire, 15 l'injection de pulvérisation d'eau, etc. Le moteur 44 peut être mécaniquement connecté à un générateur 42 et peut faire tourner le générateur 42 (par exemple, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesse mécanique) par lequel l'électricité est générée. Le générateur 42 peut être électriquement connecté à la sortie d'alimentation électrique 20 par un câblage interne. Ainsi, l'unité d'alimentation auxiliaire 6 peut fournir de l'électricité via la sortie 20 d'alimentation électrique 20 tel que précédemment décrit. Un moteur 44 peut en outre être en communication fluidique avec l'entrée de combustible 30 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 de sorte que le combustible se dirige vers la/les chambre(s) de combustion du moteur 44 où il est brûlé avec un oxydant, comme de l'air, envoyé via l'entrée d'air 34 également en communication fluidique avec le moteur 44. De 25 manière similaire, tel que précédemment décrit, un moteur 44 peut être en communication 3021630 17 fluidique avec l'entrée d'eau 40 de l'unité d'alimentation auxiliaire 6 de sorte que l'eau soit dirigée vers le moteur 44 de sorte que l'oxydant, comme de l'air, envoyé via l'entrée d'air 34 puisse être refroidi et/ou densifié, de sorte que l'efficacité du moteur 44 soit améliorée. Dans d'autres modes de réalisation, la sortie d'air de purge 28 est en communication 5 fluidique avec le moteur 44, par exemple, avec un étage compresseur d'un moteur à turbine, de sorte que de l'air sous pression mais non brûlé puisse être évacué vers la sortie d'air de purge 28 pour une utilisation par d'autres systèmes d'aéronefs. Enfin, la sortie de résidus 22 peut être en communication fluidique avec l'étage de sortie du moteur 44, par exemple, avec un étage de sortie d'un moteur à turbine, de sorte que les 10 produits de combustion puissent être évacués en dehors du moteur 44. Dans d'autres modes de réalisation, les produits de combustion sont acheminés via un échangeur de chaleur 26 vers un puits d'échappement 24. Le puits d'échappement 24 peut comprendre un échappement de turbine, par exemple, un évent vers l'environnement extérieur. Ainsi, les produits de combustion peuvent être expulsés de l'aéronef. 15 Divers aspects d'un système de conversion d'énergie 2 ayant été décrits, un système de conversion d'énergie 2 peut être composé de nombreux matériaux différents ou de combinaisons de matériaux. Par exemple, divers composants du système peuvent être composés de métal. Par exemple, divers aspects d'un système de conversion d'énergie 2 peuvent être composés de métal, comme le titane, l'aluminium, l'acier, ou l'acier 20 inoxydable, bien qu'il puisse être autrement composé de nombreux autres matériaux configurés de manière à fournir un support, comme, par exemple, le composite, la céramique, le plastique, les polymères, les alliages, le verre, le liant, l'époxy, le polyester, l'acrylique, ou tout matériau ou combinaison de matériaux ayant des propriétés matérielles souhaitées, comme la tolérance à la chaleur, la force, l'épaisseur, ou le poids. Dans d'autres 25 modes de réalisation, diverses parties des systèmes de conversion d'énergie 2 tels que 3021630 18 décrits dans la présente invention sont composées de différents matériaux ou combinaisons de matériaux, et/ou peuvent comprendre des revêtements. Dans d'autres modes de réalisation, les systèmes de conversion d'énergie 2 peuvent être composés de plusieurs matériaux, ou de toute configuration de matériau appropriée 5 pour améliorer ou renforcer la résilience et/ou le support du système lorsqu'il est soumis à une usure dans un environnement de fonctionnement de l'aéronef ou pour satisfaire d'autres propriétés électromagnétiques, chimiques, physiques, ou matérielles souhaitées, par exemple, une signature radar, une génération de chaleur, une efficacité, une sortie électrique, une force, ou une tolérance à la chaleur. 10 Dans d'autres modes de réalisation, divers composants peuvent comprendre un alliage à base de nickel-chrome austénitique comme l'Inconel®, mis à disposition par Special Metals Corporation of New Hartford, New York, USA. Dans d'autres modes de réalisation, divers composants peuvent comprendre du composite à matrice céramique (CMC). De plus, divers aspects peuvent comprendre un métal réfractaire, par exemple, un alliage de titane, par 15 exemple du titane-zirconium-molybdène (TZM). Alors que les systèmes décrits dans la présente invention ont été décrits dans le contexte des applications d'aéronef ; toutefois, il sera apprécié à la lumière de la présente invention que les systèmes décrits dans la présente invention puissent être utilisés dans d'autres applications différentes, par exemple, dans différents véhicules, comme des voitures, des 20 camions, des bus, des trains, des bateaux, et des véhicules submersibles, des véhicules spatiaux y compris des véhicules orbitaux et sous-orbitaux avec ou sans pilote, ou tout autre véhicule ou dispositif, ou en lien des processus industriels, ou des systèmes de propulsion, ou tout autre système ou processus ayant un besoin de génération d'alimentation électrique. Des atouts, d'autres avantages et des solutions aux problèmes ont été décrits dans la 25 présente invention à l'égard de modes de réalisation spécifiques. En outre, les lignes de 3021630 19 connexion indiquées dans les diverses figures contenues dans la présente invention sont censées représenter des relations fonctionnelles exemplaires et/ou des couplages physiques entre les divers éléments. Il convient de noter que de nombreuses relations fonctionnelles ou connexions physiques alternatives ou supplémentaires peuvent être présentes dans un 5 système pratique. Toutefois, les atouts, avantages, solutions aux problèmes, et tous les éléments pouvant entraîner la présence ou faire en sorte de renforcer la présence de tout atout, avantage, ou solution ne doivent pas être interprétés comme des caractéristiques ou des éléments des inventions indispensables, requis ou essentiels. De plus, lorsqu'une expression semblable à « au moins un de A, B ou C » est utilisée, il est prévu que 10 l'expression soit interprétée comme signifiant que A tout seul peut être présent dans un mode de réalisation, que B tout seul peut être présent dans un mode de réalisation, que C tout seul peut être présent dans un mode de réalisation, ou que toute combinaison des éléments A, B et C puisse être présentée dans un mode de réalisation unique ; par exemple, A et B, A et C, B et C, ou A et B et C. 15 Les systèmes, les procédés et les appareils sont décrits dans la présente invention. Dans la description détaillée de la présente invention, les références à « d'autres modes de réalisation », « un mode de réalisation », « un mode de réalisation », « un exemple de mode de réalisation », etc., indiquent que le mode de réalisation décrit peut comprendre une fonction, une structure, ou une caractéristique particulière, mais chaque mode de réalisation 20 peut ne pas nécessairement comprendre la fonction, structure ou caractéristique particulière. De plus, ces expressions ne font pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, lorsqu'une fonction, structure, ou caractéristique particulière est décrite dans le cadre d'un mode de réalisation, il est sous-entendu que l'affectation de cette fonction, structure, ou caractéristique en lien avec d'autres modes de réalisation, qu'ils soient ou non 25 explicitement décrits, découle de la connaissance d'un spécialiste du domaine. Après avoir 3021630 20 lu la description, la manière dont intégrer la description dans d'autres modes de réalisation deviendra apparente pour un spécialiste du/des domaine(s) concerné(s). Tel qu'utilisé dans la présente invention, les termes « comprend », « comprenant », ou toute autre variante de ceux-ci, sont destinés à couvrir une inclusion non-exclusive, de sorte qu'un 5 processus, procédé, article, ou appareil qui comprend une liste d'éléments ne comprend pas uniquement ces éléments mais qu'il puisse comprendre d'autres éléments non expressément répertoriés ou inhérents à ce processus, procédé, article, ou appareil. REVENDICATIONS1. Système de conversion d'énergie (2) intégré comprenant : une unité d'alimentation d'urgence (4) comprenant une pile à combustible ; une unité d'alimentation auxiliaire (6) comprenant un moteur et un générateur dans laquelle le moteur entraîne le générateur pour produire une alimentation électrique ; et un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence (5) comprenant un échangeur de chaleur (26) et une soupape de dérivation, l'échangeur de chaleur étant en communication fluidique avec l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire. 2. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 1, dans lequel l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend un premier tube (3) par lequel l'eau peut être acheminée à partir de la pile à combustible vers le moteur, dans lequel l'échangeur de chaleur est configuré pour, de manière sélective, réchauffer l'air comprimé et acheminer l'air comprimé à partir du moteur vers la pile à combustible ; et dans lequel la soupape de dérivation peut, de manière sélective, acheminer l'air comprimé à partir du moteur vers la pile à combustion. 3. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moteur comprend une turbine à gaz. 4. Système de conversion d'énergie intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la pile à combustible comprend une pile à combustible à hydrogène. 3021630 22 5. Système de conversion d'énergie intégré selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la pile à combustible comprend : une entrée de combustible (30) comprenant une ouverture configurée pour s'interconnecter avec un tuyau par lequel le combustible est acheminé à partir d'une alimentation en 5 combustible vers la pile à combustible ; une entrée d'oxygène (16) comprenant une ouverture en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence ; une sortie de gaz d'échappement (12) en communication fluidique avec un puits de gaz d'échappement ; 10 une sortie d'eau résiduaire (13) en communication fluidique avec le premier tube de l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence par laquelle l'eau est acheminée à partir de l'unité d'alimentation d'urgence vers l'unité d'alimentation auxiliaire ; et une sortie d'alimentation électrique connectée à un bus électrique d'un aéronef. 15 6. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 5, dans lequel l'unité d'alimentation auxiliaire comprend : une turbine à gaz ; et un générateur électrique, 20 dans lequel la turbine à gaz entraîne le générateur électrique, et dans lequel le générateur est connecté à une sortie d'alimentation électrique connectée au bus électrique d'un aéronef. 7. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 6, dans lequel 25 l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend : 3021630 23 une interconnexion fluidique entre une sortie d'eau résiduaire de l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire par laquelle l'eau peut être injectée dans le moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire ; et l'échangeur de chaleur comprenant un premier trajet de fluide et un deuxième trajet de 5 fluide, dans lequel le premier trajet de fluide peut accepter de l'air sous pression à partir d'une sortie d'air de purge de la turbine à gaz, dans lequel le deuxième trajet de fluide peut accepter les résidus provenant d'une sortie de résidus de la turbine à gaz, et 10 dans lequel l'air sous pression est réchauffé en réponse aux résidus et acheminé vers la pile à combustible de l'unité d'alimentation d'urgence. 8. Système de conversion d'énergie intégré selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le puits de gaz d'échappement comprend un système d'extinction 15 d'incendie. 9. Système de conversion d'énergie intégré selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le puits de gaz d'échappement comprend un système d'inertage de réservoir de combustible. 20 10. Système de conversion d'énergie intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le système de conversion d'énergie intégré est installé dans un aéronef 11. Système de conversion d'énergie intégré comprenant : 25 une unité d'alimentation d'urgence comprenant une pile à combustible ; et 3021630 24 un appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprenant un échangeur de chaleur et une soupape de dérivation, l'échangeur de chaleur étant en communication fluidique avec l'unité d'alimentation d'urgence, dans lequel l'échangeur de chaleur chauffe l'air comprimé et envoie l'air comprimé vers un 5 orifice d'entrée de l'unité d'alimentation d'urgence. 12. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 11, dans lequel l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend : un premier tube adapté pour permettre à l'eau d'être acheminée à partir de la pile à 10 combustible vers une unité d'alimentation auxiliaire ; et dans lequel la soupape de dérivation, de manière sélective, achemine l'air comprimé vers l'unité d'alimentation d'urgence sans réchauffement. 13. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 12, dans lequel 15 l'unité d'alimentation d'urgence comprend : une pile à combustible comprenant une ouverture interconnectée avec un tuyau par lequel le combustible est acheminé vers la pile à combustible ; une entrée d'oxygène comprenant une ouverture en communication fluidique avec l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence ; 20 une sortie de gaz d'échappement par laquelle le gaz d'échappement est libéré à partir de la pile à combustible ; et une sortie d'eau résiduaire en communication fluidique avec le premier tube de l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence par laquelle l'eau est libérée à partir de la pile à combustible. 25 3021630 25 14. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 13, dans lequel l'appareil d'amélioration de l'efficacité de l'unité d'alimentation d'urgence comprend : une interconnexion fluidique entre une sortie d'eau résiduaire de l'unité d'alimentation d'urgence et l'unité d'alimentation auxiliaire par laquelle l'eau peut être injectée dans un 5 moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire ; et dans lequel l'échangeur de chaleur comprend un premier trajet de fluide et un deuxième trajet de fluide, par lequel le premier trajet de fluide peut accepter de l'air sous pression à partir d'une sortie d'air de dérivation du moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire, 10 par lequel le deuxième trajet de fluide peut accepter les résidus provenant d'une sortie de résidus du moteur de l'unité d'alimentation auxiliaire. 15. Système de conversion d'énergie intégré selon la revendication 14, dans lequel la pile à combustible est une pile à combustible à hydrogène. 15