Brevet FR3037040A1 — publié le 20161209

TURBINE AEROGENERATRICE DE SECOURS A PALES REPLIABLES La présente invention se rapporte à une turbine aérogénératrice de secours à pales repliables. Certains avions sont équipés d'une source d'énergie de secours sous la forme d'une turbine aérogénératrice de secours, comme illustré dans le document EP-1.859.499. Une telle turbine aérogénératrice comprend deux pales fixées de manière rigide à un rotor monté rotatif par rapport à un mât. Les pales s'étendent selon une direction approximativement perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Le mât est mobile autour d'un axe de pivotement perpendiculaire à la direction longitudinale de l'avion entre une position repliée dans laquelle la turbine aérogénératrice est disposée à l'intérieur du fuselage de l'avion et une position déployée dans laquelle une partie du mât supportant le rotor et les pales est disposée à l'extérieur du fuselage de l'avion. Dans la position déployée, les pales entrainent en rotation le rotor qui, accouplé à une génératrice, produit une énergie de secours. En position repliée, la turbine aérogénératrice doit occuper un volume le plus réduit possible afin de ne pas restreinte de manière trop conséquente le volume utile de l'avion. Par conséquent, le nombre de pales est limité à deux et les pales ont des dimensions réduites. Cette configuration a pour inconvénient de limiter la puissance fournie par la turbine aérogénératrice et d'augmenter la masse de la génératrice. Aussi, la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet une turbine aérogénératrice de secours d'un avion, ladite turbine aérogénératrice comprenant des pales reliées à un rotor monté rotatif selon un axe de rotation par rapport à un mât, ledit mât étant mobile entre une position déployée dans laquelle une partie du mât supportant le rotor est positionnée à l'extérieur de l'avion et une position repliée dans laquelle la turbine aérogénératrice est positionnée à l'intérieur de l'avion. Selon l'invention, la turbine aérogénératrice se caractérise en ce que chaque pale est mobile en rotation entre une position active dans laquelle la pale s'étend selon une direction formant un angle compris entre 80 et 100° avec l'axe de rotation du rotor et une position de 3037040 2 repos dans laquelle la pale s'étend selon une direction formant un angle inférieur ou égal à 30° avec l'axe de rotation du rotor. Les pales étant pliables, à volume d'encombrement égal dans l'avion, il est possible de prévoir au moins trois pales avec des longueurs plus importantes par rapport à l'art 5 antérieur. Selon une autre caractéristique, chaque pale comprend une première surface contre laquelle prend appui le flux aérodynamique en position active, ladite première surface étant orientée vers l'axe de rotation du rotor en position repos. De préférence, la première surface forme un angle non nul avec l'axe de rotation du rotor de sorte que le flux aérodynamique 10 provoque le pivotement des pales en position active lorsque le mât est en position déployée. Selon une autre caractéristique, chaque pale comprend un moyen de rappel pour la maintenir en position repos. Selon un mode de réalisation, pour chaque pale, le rotor comprend une chape avec une base et deux ailes supportant un axe de pivotement logé dans un alésage prévu à une extrémité 15 de la pale. De préférence, pour chaque pale, ladite pale et la chape ont des formes qui coopèrent de manière à immobiliser la pale en position active. Avantageusement, pour chaque pale, ladite chape comprend une première surface contre laquelle prend appui le flux aérodynamique en position active et ladite première surface 20 comprend une zone configurée pour prendre appui contre la chape lorsque la pale est en position repos. Selon une autre caractéristique, la chape de chaque pale est reliée au rotor par une articulation permettant à ladite chape de pivoter sur elle-même selon un axe de calage perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. 25 De préférence, la turbine aérogénératrice comprend au moins trois pales. L'invention a également pour objet un avion qui comprend une turbine aérogénératrice conforme à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une représentation latérale d'un avion, 3037040 3 La figure 2 est une représentation schématique d'une turbine aérogénératrice dans une position déployée en trait fort et dans une position repliée en pointillés, La figure 3 est une vue en perspective d'une turbine aérogénératrice qui illustre l'invention, dans une positon déployée et dans une position repliée, 5 La figure 4 est une vue latérale de la turbine aérogénératrice visible sur la figure 3 qui illustre le déploiement des pales, La figure 5 est une vue de détails illustrant une liaison entre une pale et un rotor de la turbine aérogénératrice visible sur la figure 3, en position déployée et en position repliée, 10 La figure 6 est une vue selon une première orientation d'une pale en position déployée, La figure 7 est une vue selon une deuxième orientation d'une pale en position déployée, La figure 8 est une vue de détails illustrant la liaison entre une pale et un rotor à 15 l'état non assemblé. Sur la figure 1, on a représenté en 10 un avion avec un fuselage 12, équipé d'une turbine aérogénératrice 14. Pour la suite de la description, on entend par direction avion DA une direction qui s'étend depuis la pointe avant jusqu'à la pointe arrière de l'avion. Cette turbine aérogénératrice 14 comprend des pales 16 reliées à un rotor 18 monté rotatif 20 selon un axe de rotation 20 par rapport à un mât 22. Le mât 22 est relié par une articulation 24 au reste de l'avion 10 de sorte à être mobile entre une position déployée dans laquelle une partie du mât supportant le rotor 18 est positionné à l'extérieur du fuselage 12 de l'avion et une position repliée dans laquelle l'ensemble de la turbine aérogénératrice 14 est positionné à l'intérieur du fuselage 12 de l'avion. 25 Le fuselage 12 comprend un logement dimensionné pour loger la turbine aérogénératrice en position repliée et au moins un volet mobile pour autoriser le passage de la position repliée à la position déployée ou vice versa. L'articulation 24 comprend un axe de pivotement 26 perpendiculaire à la direction avion DA ainsi qu'un actionneur non représenté configuré pour provoquer le pivotement du mât 22 30 autour de l'axe de pivotement 26. Le mât 20 a une forme en L, l'articulation 24 étant positionnée à une extrémité d'une première branche de la forme en L, le rotor 18 étant positionné sur la deuxième branche de la forme en L. L'axe de pivotement 26 est 3037040 4 perpendiculaire à la première branche de la forme en L et l'axe de rotation 20 du rotor est confondu avec la deuxième branche de la forme en L. L'orientation de l'axe de pivotement 26 du mât, la géométrie du mât sont configurées de manière à ce que l'axe de rotation 20 du rotor soit aligné avec un flux d'air aérodynamique 5 s'écoulant à l'extérieur de l'avion en vol qui est parallèle à la direction avion DA lorsque la turbine aérogénératrice est en position déployée. Le rotor 18 est accouplé à une génératrice, non représentée, qui produit une énergie lorsque le rotor 18 tourne selon l'axe de rotation 20 en position déployée. Le mât 22, le rotor 18, la génératrice ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme 10 du métier. Chaque pale 16 a un profil adapté pour provoquer la rotation du rotor. De préférence, toutes les pales 16 ont le même profil. Ce profil s'étend selon une direction longitudinale DL qui correspond à la plus grande dimension de la pale. Ce profil comprend une première surface dite intrados 28 contre lequel prend appui un flux aérodynamique 30 pour 15 provoquer la rotation du rotor 18 et une deuxième surface dite extrados 32, opposée à l'intrados 28. Selon une caractéristique de l'invention, chaque pale 16 est mobile en rotation entre une position active dans laquelle la direction longitudinale DL de la pale est approximativement perpendiculaire à l'axe de rotation 20 du rotor et une position de repos dans laquelle la 20 direction longitudinale DL de la pale forme avec l'axe de rotation 20 du rotor un angle inférieur ou égal à 30°. Par approximativement perpendiculaire, on entend que la direction longitudinale DL forme un angle compris entre 80 et 100° avec l'axe de rotation 20 du rotor. A cet effet, chaque pale 16 comprend une première extrémité reliée au rotor 18 par une articulation 34 comprenant un axe de pivotement 36 contenu dans un plan transversal 25 (perpendiculaire à l'axe de rotation 20 du rotor) et tangent à un cercle 38 contenu dans ledit plan transversal et dont le centre est positionné sur l'axe de rotation 20. Les axes de pivotement 36 des pales 16 reliées au rotor 28 sont répartis régulièrement autour dudit cercle 38. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 8, pour chaque pale 16, le rotor 18 30 comprend une chape 40 qui comprend une base 42 et deux ailes 44, 44' qui comprennent chacune un orifice 46, 46' qui assure la fonction de portée pour un axe qui correspond à 3037040 5 l'axe de pivotement 36. En complément, la première extrémité de la pale 16 reliée au rotor 18 comprend un alésage 48 dans lequel est monté pivotant l'axe de pivotement 36. La première extrémité de la pale 16 comprend deux chants 50, 50' au niveau desquels débouche l'alésage 48, lesdits chants 50, 50' étant séparés d'une distance correspondant à 5 l'écartement prévu entre les ailes 44, 44' de la chape 40. Selon une autre caractéristique de l'invention, en position de repos, l'intrados 28 de chaque pale 16 est orienté vers l'axe de rotation 20 du rotor. Ainsi, chaque pale 16 est positionnée vers l'avant du rotor 18 en position repos. Les notions avant et arrière font référence au sens d'écoulement du flux aérodynamique 10 dans lequel est positionnée la turbine en position déployée qui va d'avant en arrière. Cette configuration permet d'utiliser le flux aérodynamique pour provoquer le passage des pales de la position de repos à la position active. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour chaque pale 16, la pale 16 et la chape 40 ont des formes qui coopèrent de manière à immobiliser la pale en position active. 15 Selon un mode de réalisation, la première extrémité de chaque pale 16 comprend un prolongement 52 dans la continuité de l'extrados 32 configuré pour prendre appui contre la chape 40 lorsque la pale est en position active. De préférence, pour chaque pale 16, la pale 16 et la chape 40 ont des formes qui coopèrent de manière à immobiliser la pale 16 en position repos. Selon un mode de réalisation, une 20 zone 53 de l'intrados 28 prend appui contre la base 42 de la chape 40 lorsque la pale est en position repos. Selon une autre caractéristique, pour chaque pale, dans la position repos, l'intrados forme un angle a non nul avec l'axe de rotation 20 du rotor, les pales 16 étant évasées vers l'avant, comme illustré sur la figure 4. Selon cette configuration, lorsque le mât 22 est déployé et 25 que l'axe de rotation 20 du rotor 18 est aligné avec le flux aérodynamique, ce dernier prend appui contre l'intrados 28 des pales 16 et provoque le pivotement desdites pales 16 autour de leurs axes de pivotement 36 dans la position active. Selon une autre caractéristique, chaque pale 16 comprend un moyen de rappel 54 pour la maintenir en position repos. Selon un mode de réalisation, le moyen de rappel 54 est un 30 ressort de traction dont une première extrémité est reliée à la pale 16 et dont une seconde extrémité est reliée à la chape 40. 3037040 6 Selon l'invention, il est possible de prévoir un nombre de pales supérieur à deux ce qui permet d'extraire plus de puissance du flux aérodynamique relatif. Les pales étant pliables, la turbine aérogénératrice occupe un volume plus restreint lorsque le mât 22 est en position repliée et les pales 16 en position repos. Selon un premier avantage procuré par l'invention, 5 il est possible d'augmenter la longueur des pales sans augmenter le volume du logement à l'intérieur du fuselage occupé par la turbine aérogénératrice en position repliée. L'augmentation de la longueur des pales conduit à augmenter la puissance fournie par la turbine aérogénératrice lorsque cette dernière est activée. Ainsi, il est possible de maintenir plus de systèmes actifs dans l'avion lorsque la turbine aérogénératrice est déployée. 10 Selon un autre avantage, il est possible de prévoir une turbine aérogénératrice avec trois pales ou plus ce qui permet de réduire les dimensions de la génératrice. Selon un premier mode de réalisation, la chape 40 de chaque pale est reliée de manière rigide au rotor. Selon un autre mode de réalisation, la chape 40 de chaque pale 16 est reliée par une 15 articulation permettant à ladite chape de pivoter sur elle-même selon un axe de calage 56 perpendiculaire à l'axe de rotation 20 du rotor. Cette configuration permet de pouvoir régler l'angle de calage de chaque pale. REVENDICATIONS1. Turbine aérogénératrice de secours d'un avion, ladite turbine aérogénératrice comprenant des pales (16) reliées à un rotor (18) monté rotatif selon un axe de rotation (20) par rapport à un mât (22), ledit mât (22) étant mobile entre une position déployée dans laquelle une partie du mât supportant le rotor (18) est positionnée à l'extérieur de l'avion et une position repliée dans laquelle la turbine aérogénératrice est positionnée à l'intérieur de l'avion, caractérisée en ce que chaque pale (16) est mobile en rotation entre une position active dans laquelle la pale (16) s'étend selon une direction formant un angle compris entre 80 et 100° avec l'axe de rotation (20) du rotor (18) et une position de repos dans laquelle la pale (16) s'étend selon une direction formant un angle inférieur ou égal à 30° avec l'axe de rotation (20) du rotor (18). 2. Turbine aérogénératrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque pale (16) comprend une première surface (28) contre laquelle prend appui le flux aérodynamique en position active, ladite première surface (28) étant orientée vers l'axe de rotation (20) du rotor (18) en position repos. 3. Turbine aérogénératrice selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première surface (28) forme un angle non nul avec l'axe de rotation (20) du rotor de sorte que le flux aérodynamique provoque le pivotement des pales (16) en position active lorsque le mât (22) est en position déployée. 4. Turbine aérogénératrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque pale (16) comprend un moyen de rappel (54) pour la maintenir en position repos. 5. Turbine aérogénératrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour chaque pale (16), le rotor (18) comprend une chape (40) avec une base (42) et deux ailes (44, 44') supportant un axe de pivotement (36) logé dans un alésage (48) prévu à une extrémité de la pale (16). 6. Turbine aérogénératrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que pour chaque pale (16), ladite pale (16) et la chape (40) ont des formes qui coopèrent de manière à immobiliser la pale (16) en position active. 7. Turbine aérogénératrice selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que pour chaque pale (16), ladite chape comprend une première surface (28) contre laquelle prend 3037040 8 appui le flux aérodynamique en position active et en ce que ladite première surface (28) comprend une zone (53) configurée pour prendre appui contre la chape (40) lorsque la pale est en position repos. 8. Turbine aérogénératrice selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que 5 la chape (40) de chaque pale (16) est reliée au rotor (18) par une articulation permettant à ladite chape de pivoter sur elle-même selon un axe de calage (56) perpendiculaire à l'axe de rotation (20) du rotor. 9. Turbine aérogénératrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite turbine comprend au moins trois pales (16). 10 10. Avion comprenant une turbine aérogénératrice selon l'une des revendications précédentes.