Brevet FR3027878A1 — publié le 20160506

TOURNIQUET DE DÉLESTAGE DE GLACE POUR UNE TURBINE À AIR DYNAMIQUE HISTORIQUE DE L'INVENTION [0001] Des exemples de modes de réalisation de cette invention concernent 5 généralement des blocs d'alimentation d'urgence pour des applications aéronautiques, et plus particulièrement, un module de turbine à air dynamique améliorée pour générer une alimentation d'urgence pour un avion en vol. [0002] Les avions comprennent, dans leur équipement standard, une source d'alimentation de secours qui doit être utilisée en cas de coupure de courant dans 10 le système d'alimentation principal. L'équipement de secours est rangé dans un espace de rangement à l'intérieur du fuselage ou de l'emplanture de l'avion. Un exemple d'un tel équipement de secours est une turbine à air dynamique (RAT). Au cours d'un événement d'urgence, tel qu'une coupure de courant, par ex., la RAT est déployée dans le courant d'air où la circulation d'air relativement à la vitesse de 15 l'avion entraîne la rotation des lames de turbine de l'équipement de secours. Une RAT peut produire un courant hydraulique, un courant électrique, ou les deux. La turbine est couplée à un équipement de production de courant approprié, tel qu'une pompe hydraulique pour le courant hydraulique, ou un générateur électrique pour le courant électrique, ou les deux dans le cas d'une RAT hybride. 20 [0003] Lorsque la RAT est déployée dans des conditions adverses de vol ambiant, de la glace peut se former et s'accumuler sur la RAT entraînant une dégradation du composant ou de la performance du système. En outre, des pièces détachées de la glace accumulée posent un risque d'être entraînées dans la circulation d'air et causer d'autres dégâts à l'un quelconque des composants de la 25 RAT placés dans le trajet aval des fragments de glace volants. BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0004] Selon un mode de réalisation de l'invention, une turbine à air dynamique amovible entre une position rangée et une position déployée est décrite comprenant un moyeu rotatif. Une face de moyeu est placée au niveau de la première extrémité du moyeu rotatif. La face du moyeu a une configuration non-planaire de sorte qu'une partie limitée de l'aire de surface de la face du moyeu est placée dans un avion orienté de façon perpendiculaire à une direction de passage d'un flux d'air en amont de la face du moyeu lorsque la turbine à air dynamique est en position déployée. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0005] L'objet de l'invention, qui est considéré comme l'invention, est particulièrement décrit et distinctement revendiqué dans les revendications à la conclusion de la spécification. Les caractéristiques précédentes ainsi que d'autres, et les avantages de l'invention sont évidents suite à la description détaillée prises en association avec les illustrations ci-jointes, dans lesquelles : [0006] La FIG. 1 est un diagramme schématique d'un exerfiple d'une turbine à air dynamique (RAT) d'un avion ; [0007] La FIG. 2 est une vue en perspective d'une RAT selon un mode de réalisation de l'invention ; [0008] Les FIG. 3a-3e sont des vues en coupe de plusieurs faces de moyeu d'un module de moyeu rotatif d'une RAT selon un mode de réalisation de l'invention ; [0009] La FIG. 4 est une vue latérale d'un module de moyeu rotatif d'une RAT selon un mode de réalisation de l'invention ; et [0010] Les FIG. 5A et 5B sont des vues de face d'un module de moyeu rotatif d'une RAT selon un mode de réalisation de l'invention. [0011] La description détaillée explique les modes de réalisation de l'invention, avec les avantages et les caractéristiques, au moyen d'exemples en référence aux illustrations. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION [0012] En se référant maintenant aux FIG. 1 et 2, un exemple de turbine à air dynamique (RAT) 10 ayant un mécanisme de déploiement associé comprenant un support 12 est illustré. La RAT 10 comporte un module de moyeu rotatif 14 ayant deux ou plusieurs lames 16 configurées pour transmettre une rotation au module de moyeu rotatif 14 lorsque celui-ci est exposé à un flux d'air identifié par la flèche A. Une première extrémité 18 du support 12 est fixée à un logement 19 qui contient de façon rotative un arbre d'entraînement (non illustré) fixé à un module de moyeu rotatif 14. La rotation est transmise à l'arbre d'entraînement lorsque le module de moyeu rotatif 14 tourne. [0013] La RAT 10 est destinée à une utilisation en urgence comme une impulsion pour un moyen de production d'énergie, et possède une position rangée, inactive, illustrée par les lignes pointillées, et une position active, déployée, illustrée par les lignes solides. Dans la position rangée, la RAT 10 est rangée dans un compartiment 22 à l'intérieur du fuselage de l'avion 20, et un contour à la fois du fuselage de l'avion 20 et du compartiment 22 est illustré de façon schématique par des lignes pointillées. Dans la position déployée, la RAT 10 est déplacée hors du compartiment 22 vers une position dans laquelle les lames 16 peuvent tourner librement sans interférence de la part du fuselage de l'avion 20 ou du compartiment 22. [0014] La deuxième extrémité opposée 24 du support 12 est montée sur un cadre de sorte que le support 12 est configuré pour pivoter autour d'un axe de pivot X qui est l'axe de rotation d'un arbre 26, pour déplacer la RAT 10 entre les positions rangée et déployée. Dans le mode de réalisation non-limitant illustré, le mécanisme de déploiement 30 comprend un actionneur 32 sous la forme d'un cylindre hydraulique à ressort ayant une première extrémité 34 fixée au support 12. Un mécanisme de verrouillage (non illustré) peut être ajouté et configurée pour maintenir la RAT 10 dans la position rangée et peut être déplacé manuellement ou automatiquement pour libérer la RAT 10 pour le mouvement vers la position déployée. Une fois déverrouillée, le mécanisme de déploiement 30, aussi bien que la gravité, pousse la RAT 10 de se déplacer d'une position rangée vers une position déployée. [0015] En raison de la taille restrictive du compartiment 22, les lames 16 sont maintenues dans une position rotative prédéterminée par un mécanisme d'indexation 36 lorsque la RAT 10 est dans la position rangée. Tel qu'illustré, le mécanisme d'indexation 36 comprend un câble allongé 38 supporté pour un mouvement dans la longueur par une paire de crochets d'ouverture 40 fixée au support 12. L'extrémité 42 du câble 38 adjacente au moyeu 14 comprend une goupille à cliquet (non illustrée) configurée pour se prolonger à travers une ouverture et des lames de verrouillage 16 dans une position prédéterminée. Au cours de la transition de la position rangée vers la position déployée, le support 12 tourne autour d'un axe de pivot X appliquant ainsi une force au câble 38 entraînant la séparation de la goupille à cliquet de l'ouverture correspondante. [0016] Une face de moyeu 50 est placée dans la partie la plus avancée du module de moyeu rotatif 14 de sorte qu'une base 51 de la face de moyeu 50 est montée dans un plan P sensiblement perpendiculaire à la direction de passage d'un flux d'air adjacent, identifié par la flèche A (voir les FIG. 3a-e). Comme l'illustre la FIG. 2, la face de moyeu 50 du bloc de moyeu rotatif 14 possède une surface généralement plate placée en contact avec le flux d'air A. En se référant maintenant aux FIG. 3a-3e, la forme ou le contour de la face de moyeu 50 a été modifié pour minimiser l'aire de surface de la face du moyeu 50 placée perpendiculairement à la direction de passage du flux d'air A selon un mode de réalisation de l'invention. En réduisant la surface de la face du moyeu 50 orientée généralement perpendiculairement au flux d'air, la quantité de glace accumulée sur celle-ci lorsque la RAT 10 est déployée dans des conditions adverses de vol ambiant est minimisée. [0017] La face du moyeu 50 peut comprendre une quelconque variété de formes configurées pour améliorer les capacités aérodynamiques de la RAT 10 tout en maintenant les caractéristiques qui entraînent un auto-délestage de la glace accumulée sur celle-ci. Dans divers modes de réalisation, comme l'illustrent les FIG. 3a et 3d, la face du moyeu 50 peut avoir une forme conique simple de proportions variées. Dans un autre mode de réalisation, la face du moyeu 50 a une forme tronconique (FIG. 3b) ayant deux sections coniques adjacentes avec des angles variés. Par ailleurs, la face du moyeu 50 peut avoir une forme généralement « coniptique », comme l'illustre la FIG. 3c. Une forme coniptique comprend une première section conique 52 ayant une coupe sensiblement ronde, et une deuxième section 54 ayant une coupe sensiblement elliptique. Dans de tels modes de réalisation, la première section 52 peut se prolonger sur une quelconque partie de la longueur axiale de la face du moyeu 50, telle que, par ex., 50 %. Dans des modes de réalisation dans lesquels la face du moyeu 50 a une forme généralement angulaire, telle que dans les FIG. 3a-3d, par ex., l'angle a de la partie amont 56 de la face du moyeu 50 configuré pour entrer en contact avec le flux d'air peut varier de 30° à 60°. Le délestage de glace est généralement maximisé lorsque l'angle a est d'environ 45°. Cependant, en raison de l'enveloppe de taille restrictive du compartiment 22, un compromis entre l'efficacité du délestage de glace et de la performance aérodynamique globale serait nécessaire pour implémenter correctement certaines formes, par ex., telle que la forme « coniptique ». Dans encore un mode de réalisation, illustré dans la FIG. 3e, la face du moyeu 50 a une forme convexe généralement arrondie. [0018] Un traitement de surface ou un revêtement glaciophobe peut être appliqué à au moins une partie de la surface externe exposée 58 de la face du moyeu 50. Des exemples de revêtements glaciophobes à base de composés de polydiméthylsiloxane (PDMS) infusés de silicone-huile, des mélanges d'époxy- silicone, et des polyesters modifiés par le fluor, des uréthanes ou d'autres compositions appropriées. Le revêtement glaciophobe est configuré non seulement pour empêcher la formation de la glace, mais également pour repousser de petites gouttelettes d'eau à des températures en dessous de zéro, provenant, par ex., de la pluie, du brouillard ou de la neige fondue. La prévention de l'accumulation et de la coagulation de telles gouttelettes chargées d'eau entraîne un antigivrage réussi de la surface souhaitée 58. [0019] Par ailleurs, ou en sus du revêtement glaciophobe, un matériau élastomère léger peut être appliqué à la face du moyeu 50 pour aider au délestage de la glace formée sur celle-ci, comme le démontre les FIG. 4 et 5. Des exemples de matériaux élastomère légers comprennent le néoprène, le caoutchouc et le viton, en sus de tout autre matériau approprié. Le matériau élastomère est flexible sous le poids de la glace. Ainsi, le matériau élastomère se déformera ou va se « tordre » en raison des forces centrifuges agissants suite à la rotation, cassant ainsi les liaisons formées entre la surface du matériau élastomère et la glace accumulée. Dans un mode de réalisation, le matériau élastomère 60 est appliqué à la partie amont ou à la pointe 56 de la face du moyeu 50 configurée pour initialement entrer en contact avec un flux d'air identifié par la flèche A. Étant donné que la glace ne s'accumule pas de façon symétrique sur les surfaces rotatives déformantes, de la glace peut être facilement délestée lors du pliage/de la torsion de la pointe en caoutchouc. [0020] Par ailleurs, ou en sus, de minces bandelettes de matériau élastomère 60 peuvent être ajoutées autour de la surface 58 de la face du moyeu exposée au flux d'air A pour former un concentrateur de contraintes dans la glace accumulée sur celle-ci. Le matériau élastomère 60 est positionné autour de la face du moyeu 50 dans un agencement relativement serré afin de limiter la taille des pièces de glace formées entre les concentrateurs de contraintes adjacents. En association avec la poussée aérodynamique provenant du flux d'air, ces concentrateurs de stress sont dessinés à entraîner plus facilement la cassure de la glace accumulée sur celui-ci. En outre, les bandelettes de matériau élastomère 60 sont généralement placées autour de la face de moyeu 50 dans un agencement symétrique afin de maintenir une rotation équilibrée du module de moyeu 14. Par ex., les bandelettes élastomère 60 peuvent être posées en cercles concentriques, tel que le montre la FIG. 5a, ou par ailleurs, les bandelettes élastomère 60 peuvent être posées dans une configuration spirale se prolongeant de la partie amont ou de la pointe 56 comme le démontre la Fig. 5b. D'autres agencements du matériau élastomère 60 configurés de sorte que la glace accumulée se fracture en petits morceaux sont également dans la portée de l'invention. [0021] En modifiant le contour du module de moyeu 50 de la RAT 10 pour réduire l'aire de surface de celle-ci qui est exposée à un flux d'air, la quantité d'accumulation de glace sur la RAT 10 est réduite et la glace est plus efficacement délestée par la rotation du module de moyeu 14. Étant donné que la quantité de glace accumulée est plus faible, tout débris de glace qui est libéré par le moyeu pivotant peut représenter un risque minimal d'endommagement des composants et des sous-systèmes en aval de la RAT. Par conséquent, la RAT 10 n'a plus besoin d'un chauffage électrique dans la région de la face 50 ou de la surface 58 du moyeu pour faire fondre la glace accumulée sur celle-ci. Cependant, la RAT 10 divulguée ici peut être utilisé en association à un ou plusieurs chauffages. En outre, les particules de glace délestées de la face du moyeu 50 sont petites et étant donné que la force centrifuge agissant sur les particules est élevée, les particules sont éjectées à une distance plus grande et présentent donc moins de risque d'endommager les composants en aval de la RAT 10. [0022] Alors que l'invention a été décrite en détail en rapport à un nombre limité seulement de modes de réalisation, il doit être facilement compris que l'invention n'est pas limitée à de tels modes de réalisation divulgués. L'invention peut, plutôt, être modifiée pour incorporer un quelconque nombre de variations, de modifications, de substitutions ou d'agencements équivalents qui n'ont pas encore été décrits ici, mais qui sont conformes à l'esprit et à la portée de l'invention. En outre, même si divers modes de réalisation de l'invention ont été décrits, il doit être compris que les aspects de l'invention peuvent comprendre seulement certains des modes de réalisation décrits. Par conséquent, l'invention ne doit pas être considérée comme étant limitée par la description précédente, mais elle est seulement limitée par la portée des revendications ci-jointes.5 REVENDICATIONS: 1. Turbine à air dynamique (10) amovible entre une position rangée et une position déployée, comprenant : un module de moyeu rotatif (14) ; une face (50) placée à une première extrémité du module de moyeu rotatif (14), la face du moyeu ayant une configuration non-planaire de sorte qu'une partie limitée de l'aire de surface de la face du moyeu est placée dans un plan orienté perpendiculairement à une direction de passage d'un flux d'air en amont de la face du moyeu lorsque la turbine à air dynamique est dans la position déployée. 2. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 1, dans laquelle la face (50) du moyeu a une forme angulaire. 3. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 2, dans laquelle l'angle de la partie amont de la face (50) du moyeu est configurée pour entrer en contact avec le flux d'air se trouveentre 30° et 60°. 4. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la face (50) du moyeu a une forme conique. 5. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la face (50) du moyeu a une forme tronconique. 6. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la 20 face (50) du moyeu a une forme coniptique. 7. Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 1, dans laquelle la face (50) du moyeu a une forme convexe arrondie. 8. Turbine à air dynamique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un revêtement glaciophobe est appliqué sur la face (50) 25 du moyeu pour minimiser l'accumuletion de la glace sur celle-ci. 9. Turbine à air dynamique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un matériau élastomère (60) est appliqué à une partie de la face (50) du moyeu. 10.Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 9, dans laquelle le matériau élastomère est appliqué à une extrémité amont (56) de la face (50) du moyeu. 11.Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 9 ou 10, dans laquelle le matériau élastomère (60) est enroulé symétriquement autour d'une surface exposée (58) de la face (50) du moyeu. 10 12.Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 9, 10 ou 11, dans laquelle le matériau élastomère (60) est appliqué en cercles concentriques. 13.Turbine à air dynamique (10) selon la revendication 9, 10 ou 11, dans laquelle le matériau élastomère (60) est appliqué en spirale.