Brevet FR3028896A1 — publié le 20160527

TURBINE HYBRIDE À AIR DYNAMIQUE DOMAINE La présente description concerne des composants de turbines à air dynamique, et plus précisément des turbines hybrides à air dynamique. CONTEXTE Les turbines à air dynamique sont généralement utilisées dans des aéronefs pour donner une puissance supplémentaire et/ou d'urgence à l'aéronef par utilisation d'un flux d'air pour faire tourner une turbine. Les turbines à air dynamique peuvent donner de l'électricité, de la puissance hydraulique ou les deux. Les turbines à air dynamique électriques produisent de l'électricité par transfert de la rotation de la turbine vers un dispositif de conversion de puissance, tel qu'un générateur. Les turbines à air dynamique hydrauliques produisent de la puissance hydraulique d'une manière similaire, à l'aide d'une pompe hydraulique. Toutefois, les dispositifs de conversion d'électricité et les dispositifs de conversion de puissance hydraulique peuvent fonctionner de manière optimale à des vitesses différentes de rotation. RÉSUMÉ Une turbine à air dynamique peut comprendre une aube couplée de manière amovible à un arbre de turbine, une boîte d'engrenages couplée à l'arbre de turbine et un arbre d'entraînement, un dispositif de conversion d'électricité couplé à l'arbre d'entraînement et un dispositif de conversion de puissance hydraulique couplé à l'arbre de la turbine. Le dispositif de conversion de puissance hydraulique peut comprendre une pompe hydraulique. Le dispositif de conversion d'électricité peut comprendre un générateur. Le dispositif de conversion de puissance hydraulique peut en outre contenir un tuyau d'arrivée et un tuyau de sortie couplé à une tige pivotante sur la pompe hydraulique. La boîte d'engrenages peut être conçue pour accroître une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement plus élevée ou réduire une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement plus basse. De plus, la boîte d'engrenages peut contenir une roue couplée à l'arbre de la turbine et une roue conique couplée à l'arbre d'entraînement. Une turbine à air dynamique peut comprendre une aube couplée à un arbre de turbine, une pompe hydraulique couplée à l'arbre de turbine et un générateur électrique couplé à un arbre d'entraînement. Le dispositif de conversion de puissance hydraulique peut en outre 3028896 2 contenir un tuyau d'arrivée et un tuyau de sortie couplé à une tige pivotante sur la pompe hydraulique. La boîte d'engrenages peut être conçue pour accroître une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement plus élevée ou réduire une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement plus 5 basse. De plus, la boîte d'engrenages peut contenir une roue couplée à l'arbre de la turbine et une roue conique couplée à l'arbre d'entraînement. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 L'objet de la présente description concerne en particulier et revendique clairement la partie terminale de la spécification. On peut toutefois avoir une compréhension plus complète de la présente description en se référant à la description détaillée et aux revendications prises en lien avec les figures, où des numéros identiques correspondent à des éléments identiques. La figure 1 représente une vue en perspective d'un aéronef conforme à divers modes 15 de réalisation. Les figures 2A et 2B illustrent des vues de côté d'une turbine à air dynamique d'un aéronef conforme à divers modes de réalisation. La figure 3 enfin illustre une vue en coupe transversale d'une boîte d'engrenages conforme à divers modes de réalisation. 20 DESCRIPTION DÉTAILLÉE La description détaillée d'exemples de modes de réalisation fait ici référence aux dessins annexés, qui montrent des exemples de modes de réalisation à titre d'illustration et leur meilleur mode de réalisation. Alors que ces exemples de modes de réalisation sont 25 décrits suffisamment en détail pour permettre aux spécialistes de mettre l'invention en pratique, on comprendra que d'autres modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre et que les variantes logiques et mécaniques peuvent être faites sans quitter la portée des inventions. Ainsi, la description détaillée est présentée ici à des fins d'illustration uniquement et non de limitation. Toute référence au singulier englobe par exemple les formes plurielles, et toute 30 référence à plus d'un composant ou à plus d'une étape peut comprendre un mode de réalisation singulier ou une étape singulière. En outre, tout qualificatif tel que attaché, fixé, raccordé ou similaire peut sous-entendre permanent, amovible, temporaire, partiel, entier et/ou toute autre option possible de fixation. 3028896 3 Dans divers modes de réalisation et si l'on se réfère à la Figure 1, un aéronef 10 peut contenir un nez 12. Une turbine à air dynamique 100 peut se trouver dans le nez 12 ou dans d'autres lieux de l'aéronef 10, et si on le souhaite, la turbine à air dynamique 100 peut être abaissée du nez 12 et dirigée dans la voie d'écoulement de l'air. 5 Si l'on se réfère aux figures 2A et 2B, la turbine à air dynamique 100 peut contenir par exemple une turbine 102 comportant au moins une aube 104. Dans divers modes de réalisation, une fois que la turbine à air dynamique 100 est abaissée dans la voie d'écoulement de l'air, le flux d'air amène les aubes 104 de la turbine 102 à tourner. Dans divers modes de réalisation, la turbine à air dynamique 100 comprend en outre 10 un dispositif de conversion de puissance hydraulique 106. Le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 peut par exemple être à même de convertir la rotation de la turbine 102 en pression hydraulique. Le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 peut par exemple comprendre une pompe hydraulique. Dans divers modes de réalisation, le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 est couplé à au moins un tuyau à 15 même de transmettre du fluide hydraulique non pressurisé vers le dispositif de conversion et du fluide pressurisé du dispositif de conversion jusqu'aux composants hydrauliques de l'aéronef 10. Par exemple, le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 peut comprendre au moins un tuyau hydraulique 110. Dans divers modes de réalisation, un tuyau 20 d'arrivée 110a et un tuyau de sortie 110b sont couplés au dispositif de conversion de puissance hydraulique 106. Le tuyau d'arrivée 110a et le tuyau de sortie 110b peuvent par exemple être couplés à une tige pivotante 112 du dispositif de conversion de puissance hydraulique 106. La tige pivotante 112 peut par exemple permettre au tuyau d'arrivée 110a et au tuyau de sortie 110b de tourner par rapport au dispositif de conversion de puissance 25 hydraulique 106, ce qui peut réduire la contrainte et/ou la déformation exercée sur les tuyaux. Toutefois, tout type de couplage de tuyaux hydrauliques au dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 fait partie de la portée de la présente description. La turbine à air dynamique 100 peut en outre contenir par exemple un dispositif de conversion d'électricité 108. Dans divers modes de réalisation, le dispositif de conversion 30 d'électricité 108 est à même de convertir la rotation de la turbine 102 en énergie électrique. Le dispositif de conversion d'électricité 108 peut par exemple comprendre un générateur. Si l'on se réfère à la Figure 3, on voit que la turbine à air dynamique 100 comprend en outre une boîte d'engrenages 120. Dans divers modes de réalisation, la boîte d'engrenages 120 est conçue pour recevoir et pour transmettre une rotation d'un arbre de turbine 132 à un arbre 3028896 4 d'entraînement 130. La boîte d'engrenages 120 peut par exemple être conçue pour recevoir l'arbre de turbine 132 en rotation à une vitesse de rotation de turbine et pour convertir la rotation en une vitesse plus élevée de rotation de l'arbre d'entraînement. De plus, la boîte d'engrenages 120 peut être configurée pour convertir une vitesse de rotation de turbine en une 5 vitesse moindre de rotation de l'arbre d'entraînement. Dans divers modes de réalisation, la boîte d'engrenages 120 peut comprendre une roue 134 couplée de manière amovible à l'arbre de turbine 132. La boîte d'engrenages 120 peut en outre contenir une roue conique 136 couplée de manière amovible à l'arbre d'entraînement 130. La roue conique 136 peut par exemple venir en prise avec la roue 134 pour transmettre 10 la rotation de l'arbre de turbine 132 jusqu'à l'arbre d'entraînement 130. L'arbre de turbine 132 peut être couplé directement au dispositif de conversion de puissance hydraulique 106. L'arbre de turbine 132 peut par exemple passer de la turbine 102 à travers la boîte d'engrenages 120 pour venir en prise de manière amovible avec le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106. Dans ces modes de réalisation, la rotation de la 15 turbine 102 est directement convertie vers le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 (par ex. une pompe hydraulique). Autrement dit, la pompe hydraulique peut tourner selon un rapport de 1/1 jusqu'à la rotation de la turbine 102. Dans divers modes de réalisation, l'arbre d'entraînement 130 est couplé au dispositif de conversion d'électricité 108. L'arbre d'entraînement 130 peut par exemple être couplé à 20 l'arbre de turbine 132 dans la boîte d'engrenages 120 et transmettre la rotation de la turbine 102 au dispositif de conversion d'électricité 108 (par ex. un générateur électrique). Comme on l'a déjà noté, il peut être souhaitable que la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 130 puisse être plus élevée ou plus basse que la vitesse de rotation de l'arbre de turbine 132, ce qui amène le dispositif de conversion d'électricité 108 à tourner à une vitesse supérieure ou 25 inférieure à celle de l'arbre de turbine 132. En effet, la boîte d'engrenages 120 permet à l'arbre de turbine 132 d'entraîner le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 à une première vitesse alors qu'elle entraîne simultanément l'arbre d'entraînement 130 à une deuxième vitesse. Ainsi, le dispositif de conversion de puissance hydraulique 106 et l'arbre d'entraînement 130 reçoivent l'entrée voulue en matière de vitesse de rotation depuis la source 30 de rotation. Dans divers modes de réalisation par exemple, la boîte d'engrenages 120 peut être conçue pour faire tourner le dispositif de conversion d'électricité 106 entre un rapport d'environ 5/1 à 5/4, ou d'environ 4/1 à 3/2, ou encore d'environ 2/1 à la rotation de l'arbre de turbine 132. On peut par exemple configurer un dispositif de conversion d'électricité pour 3028896 5 qu'il produise une tension alternative d'environ 400 Hz, ce qu'on peut obtenir par utilisation d'une boîte d'engrenages 120 à même de faire tourner le dispositif de conversion d'électricité 106 selon un rapport de 2/1 par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre de turbine 132. On a décrit ici les bénéfices, d'autres avantages et les solutions à certains problèmes 5 en lien avec des modes de réalisation spécifiques. De plus, les lignes de raccordement apparaissent dans les diverses figures contenues ici visent à représenter des exemples de relations fonctionnelles et/ou de couplages physiques entre les divers éléments. On notera que de nombreuses relations fonctionnelles alternatives ou supplémentaires ou des connexions physiques peuvent être présentes dans un système pratique. Toutefois, les bénéfices, 10 avantages, solutions aux problèmes et tout élément susceptible d'amener l'apport d'un bénéfice, d'un avantage ou d'une solution ou à les rendre plus évidents ne doivent pas être pris comme des caractéristiques ou comme des éléments critiques, nécessaires ou essentiels des inventions. La portée des inventions se limite donc à rien d'autre que les revendications annexées, dans lesquelles la référence à un élément au singulier ne vise pas à signifier « un 15 seul » ou « une seule », sauf mention contraire, mais plutôt « au moins un », « un ou plusieurs ». De plus, quand on utilise une expression similaire à « au moins l'un de A, B ou C » dans les revendications, on entend que l'expression signifie que A seul peut être présent dans un mode de réalisation, que B seul peut être présent dans un mode de réalisation, que C seul peut être présent dans un mode de réalisation ou que toute combinaison de A, de B et de 20 C peut être présente dans un seul mode de réalisation, par exemple A et B, A et C, B et C ou A, B et C. Différentes hachures sont utilisées dans toutes les figures pour indiquer différentes parties mais n'indiquent pas forcément les mêmes matériaux ou différents matériaux. On propose ici des systèmes, des procédés et des appareils. Dans la description détaillée qui précède, les références à « un mode de réalisation », à « un exemple de mode de 25 réalisation », etc. indiquent que le mode de réalisation décrit peut comprendre une caractéristique, une structure ou une caractéristique particulière, mais que chaque mode de réalisation peut ne pas nécessairement comprendre la structure ou la caractéristique particulière. De plus, ces expressions ne correspondent pas forcément au même mode de réalisation. De plus, quand une caractéristique ou une structure est décrite en lien avec un 30 mode de réalisation, on sous-entend qu'il est du ressort d'un spécialiste d'affecter cette caractéristique ou cette structure en lien avec d'autres modes de réalisation, qu'ils soient explicitement décrits ou non. Après lecture de la description, il apparaîtra au spécialiste qu'il pourra mettre en oeuvre la description dans d'autres modes de réalisation. REVENDICATIONS1. Turbine à air dynamique (100) comprenant : une aube (104) couplée de manière amovible à un arbre de turbine (132) ; une boîte d'engrenages (120) couplée de manière amovible à l'arbre de turbine (132) et un arbre d'entraînement (130) ; un dispositif de conversion d'électricité (108) couplé à l'arbre d'entraînement (130) ; un dispositif de conversion de puissance hydraulique (106) couplé à l'arbre de turbine (132). 2. Turbine à air dynamique selon la revendication 1, dont le dispositif de conversion de puissance hydraulique (106) comprend une pompe hydraulique. 3. Turbine à air dynamique selon la revendication 2, comprenant en outre un tuyau d'arrivée (110a) et un tuyau de sortie (110b) couplé à la pompe hydraulique. 4. Turbine à air dynamique selon la revendication 3, dont le tuyau d'arrivée (110a) et le tuyau de sortie (110b) sont couplés à une tige pivotante (112). 5. Turbine à air dynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont le dispositif de conversion d'électricité (108) comprend un générateur. 6. Turbine à air dynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la boîte d'engrenages (120) est conçue pour accroître une vitesse de rotation de turbine 25 jusqu'à une vitesse de rotation d'arbre d'entraînement plus élevée. 7. Turbine à air dynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont la boîte d'engrenages (120) est conçue pour réduire une vitesse de rotation de turbine jusqu'à une vitesse de rotation d'arbre d'entraînement plus basse. 30 8. Turbine à air dynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la boîte d'engrenages (120) comprend une roue (134) couplée à l'arbre de turbine (132) et une roue conique (136) couplée à l'arbre d'entraînement (130). 3028896 7 9. Turbine à air dynamique (100) comprenant : une aube (104) couplée de manière amovible à un arbre de turbine (132) ; une pompe hydraulique couplée à l'arbre de turbine (132) ; et un générateur électrique couplé à l'arbre d'entraînement (130). 5 10. Turbine à air dynamique selon la revendication 9, comprenant en outre une boîte d'engrenages (120) couplée de manière amovible à l'arbre de turbine (132) et à l'arbre d'entraînement (130). 10 11. Turbine à air dynamique selon la revendication 10, dont la boîte d'engrenages (120) comprend une roue (134) couplée à l'arbre de turbine (132) et une roue conique (135) couplée à l'arbre d'entraînement (130). 12. Turbine à air dynamique selon la revendication 10 ou 11, dont la boîte d'engrenages 15 (120) est conçue pour accroître une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de rotation d'arbre d'entraînement plus élevée. 13. Turbine à air dynamique selon la revendication 10 ou 11, dont la boîte d'engrenages (120) est conçue pour réduire une vitesse de rotation de la turbine jusqu'à une vitesse de 20 rotation d'arbre d'entraînement plus basse. 14. Turbine à air dynamique selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, comprenant en outre un tuyau d'arrivée (110a) et un tuyau de sortie (110b). 15. Turbine à air dynamique selon la revendication 14, dont le tuyau d'arrivée (110a) et le tuyau de sortie (110b) sont couplés à une tige pivotante (112).