Brevet FR3085942A1 — publié le 20200320

SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR ÉLECTRIQUE DE TAXIAGE ET DES FREINS D'UN TRAIN D'ATTERRISSAGE D'UN AÉRONEF DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un système et un procédé de refroidissement à la fois d'un moteur électrique d'un système de taxiage électrique et des freins d'un système de freinage d'un train d'atterrissage d'un aéronef. L'invention concerne également un train d'atterrissage d'un aéronef comportant un système de taxiage électrique, un système de freinage et un système de refroidissement d'un moteur électrique dudit système de taxiage électrique et des freins dudit système de freinage. ÉTAT DE LA TECHNIQUE De façon connue, un aéronef peut être muni d'un système de taxiage électrique. Le taxiage est une opération qui regroupe l'ensemble des étapes de roulage de l'aéronef avant le décollage et après l'atterrissage de l'aéronef. Un tel système de taxiage électrique comporte au moins un moteur électrique agencé au niveau du train d'atterrissage principal de l'aéronef, et configuré pour entrainer en rotation au moins une roue du train d'atterrissage principal de l'aéronef. Le moteur électrique est généralement alimenté en électricité par un groupe auxiliaire de puissance (APU) de l'aéronef. Ainsi, un aéronef équipé d'un tel système de taxiage électrique peut se déplacer au sol de manière autonome, sur la base d'une énergie électrique, c'est-à-dire sans utiliser le ou les turboréacteur(s) de l'aéronef ou un système de tractage. En fonctionnement, le moteur électrique chauffe et nécessite donc d'être refroidi. Toutefois, un tel moteur électrique ne tourne généralement pas assez vite pour entrainer, en plus de la roue du train d'atterrissage principal de l'aéronef, une roue de ventilation qui permettrait de générer un flux de refroidissement dudit moteur électrique. De ce fait, le moteur électrique est refroidi au moyen d'un ventilateur autonome, c'est-à-dire d'un ventilateur muni de son propre moteur. Néanmoins, ceci génère des problèmes d'encombrement au niveau du train d'atterrissage principal de l'aéronef où est installé ledit moteur électrique. 5 De plus, l'aéronef est muni d'un système de freinage agencé au niveau du train d'atterrissage principal de l'aéronef et comportant des freins configurés pour ralentir, puis arrêter les roues du train d'atterrissage principal. En fonctionnement, comme les freins s'échauffent, il est nécessaire de les refroidir. Pour cela, un système de ventilation des freins est monté sur le train 10 d'atterrissage principal, au niveau de l'axe des roues. Un tel système de ventilation est par exemple représenté sur la figure 1, et comporte généralement un ventilateur 4 (BCF, acronyme de l'expression anglaise « Brake Cooling Fan ») du côté extérieur de la jante 1 qui est configuré pour aspirer un flux d'air de sortie des freins 2, représenté par les flèches F, lorsque lesdits freins 2 15 sont activés pour ralentir, puis arrêter la roue 3 du train d'atterrissage principal, et également lors de la phase d'arrêt à la porte d'embarquement. Ainsi, le ventilateur BCF permet de refroidir les freins 2, tant qu'ils sont à une température supérieure à 300°C. Lors de cette phase la température de l'air aspiré peut atteindre 170°C. Toutefois, un ventilateur BCF est volumineux, ce qui entraîne des problèmes d'encombrement au 20 niveau du train d'atterrissage principal de l'aéronef. Ainsi, le système de taxiage électrique de l'aéronef est séparé du système de ventilation des freins, et chaque système comporte son propre ventilateur configuré pour générer un flux de refroidissement du moteur électrique du système de taxiage électrique ou des freins du système de freinage. 25 Il existe donc un besoin d'un système permettant de combiner le refroidissement du moteur électrique de taxiage et le refroidissement des freins, tout en réduisant la masse et l'encombrement d'un tel système au sein de l'aéronef. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter les inconvénients de la 30 technique connue. OBJECTIF DELINVENTION La présente invention a pour objectif de proposer un système et un procédé permettant un couplage du refroidissement du moteur électrique du système de 5 taxiage électrique et des freins du système de freinage du train d'atterrissage de l'aéronef. EXPOSÉ DE L'INVENTION A cet effet, l'invention concerne un système de refroidissement d'un moteur 10 électrique, dit moteur électrique de taxiage, d'un système de taxiage électrique d'un train d'atterrissage d'un aéronef et des freins d'un système de freinage dudit train d'atterrissage dudit aéronef, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement comprend des moyens de ventilation adaptés pour mélanger un flux d'air provenant desdits freins et un flux d'air provenant de l'extérieur dudit train d'atterrissage et pour 15 ventiler ledit moteur électrique de taxiage au moyen dudit mélange des flux d'air, lesdits moyens de ventilation comportant une roue de ventilation configurée pour aspirer ledit mélange des flux d'air et un moteur adapté pour entrainer en rotation ladite roue de ventilation. Le système de refroidissement selon l'invention permet avantageusement de 20 résoudre le problème de refroidissement du moteur électrique de taxiage couplé au refroidissement des freins du train d'atterrissage de l'aéronef. En particulier, le système de refroidissement selon l'invention permet avantageusement de réaliser la fonction du ventilateur BCF de l'art antérieur pour refroidir les freins au moyen des moyens de ventilation communs entre lesdits freins 25 et le moteur électrique de taxiage. En effet, les moyens de ventilation permettent d'aspirer le flux d'air provenant desdits freins, et donc de récupérer le flux d'air à température élevée (environ 170°C) venant des freins, ce qui qui permet de les refroidir. De plus, le système de refroidissement selon l'invention permet 30 avantageusement de refroidir le moteur électrique de taxiage au moyen du flux d'air provenant des freins. En effet, les moyens de ventilation permettent un mélange entre le flux d'air à température élevée provenant des freins et le flux d'air venant de l'extérieur du train d'atterrissage, c'est-à-dire à température ambiante de la piste d'atterrissage/de décollage de l'aéronef, ce qui permet de refroidir le flux d'air 5 provenant desdits freins, puis de l'utiliser pour le refroidissement du moteur électrique de taxiage. En particulier, le mélange du flux d'air provenant des freins et du flux d'air venant de l'extérieur du train d'atterrissage permet d'homogénéiser la température de l'air de refroidissement du moteur électrique de taxiage. De préférence, les moyens de ventilation comportent une unique roue de 10 ventilation. Autrement dit, la roue de ventilation est configurée pour aspirer en parallèle le flux d'air provenant des freins et le flux d'air provenant de l'extérieur du train d'atterrissage. Ainsi, le système de refroidissement selon l'invention ne comporte qu'une roue 15 de ventilation permettant de réaliser à la fois la fonction de refroidissement des freins et la fonction de refroidissement du moteur électrique de taxiage par l'intermédiaire du mélange du flux d'air chaud provenant des freins et du flux d'air frais provenant de l'extérieur du train d'atterrissage. Le moteur et la roue de ventilation forment un ventilateur autonome. Ceci 20 permet de palier le fait que le moteur électrique de taxiage ne tourne pas assez vite pour entrainer à la fois une roue du train d'atterrissage de l'aéronef et une roue de ventilation adaptée pour le refroidir. Les moyens de ventilation peuvent comporter au moins une série d'ailettes positionnée le long du trajet du mélange des flux d'air. 25 De façon avantageuse, cette série d'ailettes permet une dissipation de calories le long du trajet du mélange des flux d'air. De préférence, les moyens de ventilation comportent une pluralité de séries d'ailettes positionnée le long du trajet du mélange des flux d'air. Les ailettes de la ou chaque série d'ailettes peuvent être disposées en 30 quinconce. Ceci permet avantageusement d'éviter le développement de la couche limite, ce qui perturberait l'échange thermique entre le moteur électrique de taxiage et l'air. De préférence, le débit du flux d'air provenant des freins est inférieur au débit du flux d'air provenant de l'extérieur du train d'atterrissage. 5 Avantageusement, ceci permet d'avoir une température du mélange des flux d'air inférieure à la température du flux d'air provenant des freins, et donc d'assurer la fonction de refroidissement du moteur électrique de taxiage sur la base dudit mélange des flux d'air. En outre, ceci permet de généré un débit du flux d'air provenant des freins 10 suffisant pour un refroidissement correct desdits freins. L'invention concerne également un train d'atterrissage d'un aéronef comportant : - au moins une roue, - un système de taxiage électrique comprenant un moteur électrique, dit 15 moteur électrique de taxiage, adapté pour entrainer en rotation ladite au moins une roue, et - un système de freinage comprenant des freins adaptés pour ralentir ou arrêter la rotation de ladite au moins une roue, caractérisé en ce qu'il comprend également un système de refroidissement selon 20 l'invention. L'utilisation d'un système de taxiage électrique permet avantageusement de réduire la consommation de carburant de l'aéronef (d'environ 4%) lors de la mobilité dudit aéronef au sol. De plus, le système de refroidissement des freins permet une ventilation des 25 freins, ce qui permet avantageusement de réduire le temps d'escale de l'aéronef. Le train d'atterrissage de l'aéronef peut être le train d'atterrissage principal de l'aéronef. Les moyens de ventilation du système de ventilation peuvent être adaptés pour mélanger les flux d'air en amont du moteur électrique de taxiage. La roue de ventilation des moyens de ventilation peut être agencée en aval du moteur électrique de taxiage. La roue de ventilation peut être configurée pour aspirer le mélange des flux d'air le long du moteur électrique de taxiage. 5 La au moins une série d'ailettes des moyens de ventilation peut être positionnée le long du moteur électrique de taxiage, notamment entre l'amont et l'aval dudit moteur électrique de taxiage. En particulier, les ailettes peuvent être disposées au-dessus dudit moteur électrique de taxiage. De façon avantageuse, cette série d'ailettes permet de dissiper les calories du 10 moteur électrique de taxiage, le long dudit moteur électrique de taxiage. De préférence, les moyens de ventilation comportent une pluralité de séries d'ailettes positionnées entre l'amont et l'aval du moteur électrique de taxiage, le long dudit moteur électrique de taxiage. Le train d'atterrissage peut comprendre un capot entourant le système de 15 freinage. Les moyens de ventilation peuvent être agencés avec un jeu par rapport audit capot. Un tel jeu entre les moyens de ventilation et le capot permet l'aspiration d'un flux d'air provenant de l'extérieur du train d'atterrissage. Le jeu entre les moyens de ventilation et le capot peut être conformé pour que, 20 dans le mélange des flux d'air, le débit du flux d'air provenant de l'extérieur du train d'atterrissage soit supérieur au débit du flux d'air provenant des freins. Le train d'atterrissage peut comprendre une boîte à engrenages reliée au moteur électrique de taxiage et à la au moins une roue. Ceci permet avantageusement d'augmenter la vitesse de rotation de la roue. 25 L'invention concerne en outre un procédé de refroidissement d'un moteur électrique, dit moteur électrique de taxiage, d'un système de taxiage électrique et des freins d'un système de freinage d'un train d'atterrissage d'un aéronef selon l'invention, caractérisé en ce que ledit procédé de refroidissement comprend les étapes consistant en : un mélange d'un flux d'air provenant desdits freins et d'un flux d'air provenant de l'extérieur dudit train d'atterrissage, et une aspiration dudit mélange des flux d'air de manière à ventiler ledit moteur électrique de taxiage. 5 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans 10 lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie d'un train d'atterrissage d'un aéronef selon l'art antérieur tel que décrit précédemment, la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un train d'atterrissage d'un 15 aéronef selon l'invention, et la figure 3 est un organigramme des étapes du procédé de refroidissement d'un moteur électrique d'un système de taxiage électrique et des freins d'un système de freinage d'un train d'atterrissage d'un aéronef selon l'invention. 20 DESCRIPTION DÉTAILLÉE La figure 2 représente un train d'atterrissage 10 d'un aéronef selon l'invention comportant au moins une roue 20, un système de taxiage 30 électrique et un système de freinage 40. Le train d'atterrissage 10 peut être le train d'atterrissage principal de l'aéronef. 25 Le système de taxiage 30 électrique comprend un moteur électrique 32 de taxiage adapté pour entrainer en rotation la roue 20. En particulier, le moteur électrique 32 de taxiage peut être configuré pour entrainer en rotation uniquement la roue 20. Le moteur électrique 32 de taxiage peut être positionné directement sur un moyeu (non représenté) du train d'atterrissage. Le système de taxiage 30 électrique peut être relié à la roue 20 au moyen d'une boîte à engrenages 34. La boîte à engrenages 34 permet de démultiplier la vitesse de rotation entre la roue 20 et le moteur électrique 32 de taxiage. Le système de freinage 40 comprend des freins 42 adaptés pour ralentir, puis 5 arrêter, la rotation de la roue 20. Les freins 42 peuvent être des freins à disques, par exemple des freins réalisés en carbone. Un train d'atterrissage 10 peut comporter une pluralité de roues 20 qui peuvent être entrainées en rotation par un système de taxiage 30 électrique comportant au moins un moteur électrique 32 de taxiage. Par exemple, une des roues 10 20 ou chaque roue 20 peut être entrainée en rotation par le moteur électrique 32 de taxiage. Le système de freinage 40 peut comporter des freins 42 agencés sur chaque roue 20. Un capot 44 peut être agencé de sorte à entourer au moins le système de freinage 40. Sur la figure 2, le capot 44 est représenté en pointillés et entoure à la fois 15 la roue 20 et le système de freinage 40. Le train d'atterrissage 10 comporte également un système de refroidissement 50 du moteur électrique 32 de taxiage et des freins 42. Le système de refroidissement 50 comprend des moyens de ventilation 52 adaptés pour mélanger un flux d'air provenant des freins 42, noté F1, et un flux d'air 20 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10, noté F2. Les moyens de ventilation 52 peuvent être adaptés pour mélanger les flux d'air en amont du moteur électrique 32 de taxiage. En fonctionnement, les freins 42 chauffent, de sorte qu'un flux d'air F1 à température élevée, notamment entre 150°C et 200°C, par exemple à environ 170°C, 25 est généré au niveau des freins 42. Les moyens de ventilation 52 sont configurés pour aspirer ce flux d'air F1 chaud provenant des freins 42, ce qui permet de les refroidir. Les moyens de ventilation 52 sont également adaptés pour ventiler le moteur électrique 32 de taxiage au moyen du mélange des flux d'air, noté F3. Le flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10 est à 30 température ambiante de la piste d'atterrissage/de décollage de l'aéronef, notamment entre 0°C et 30°C, par exemple à environ 15°C. Le mélange du flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10 et du flux d'air F1 chaud provenant des freins 42 permet de refroidir le flux d'air F1 provenant des freins 42, et donc d'homogénéiser la température du mélange des flux d'air F3. Ensuite, ce mélange des flux d'air F3 est 5 utilisé pour refroidir le moteur électrique 32 de taxiage, notamment pour que le moteur électrique 32 de taxiage soit à une température compatible avec son fonctionnement. Les moyens de ventilation 52 peuvent être agencés avec un jeu, noté J, par rapport au capot 44. Ce jeu J permet l'aspiration du flux d'air F2 provenant de 10 l'extérieur du train d'atterrissage 10. En particulier, le jeu J entre les moyens de ventilation 52 et le capot 44 peut être conformé pour que, dans le mélange des flux d'air F3, le débit du flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10 soit supérieur au débit du flux d'air F1 provenant des freins 42. Autrement dit, le débit du flux d'air F1 provenant des 15 freins 42 est inférieur au débit du flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10 afin de garantir que la température du mélange des flux d'air F3 soit inférieure à la température du flux d'air F1 provenant des freins 42. Les moyens de ventilation 52 peuvent comporter une roue de ventilation 54 configurée pour aspirer le mélange des flux d'air F3. En particulier, la roue de 20 ventilation 54 aspire en parallèle le flux d'air F1 provenant des freins 42 et le flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10. La roue de ventilation 54 peut être agencée en aval du moteur électrique 32 de taxiage. Dans ce cas, la roue de ventilation 54 peut être configurée pour aspirer le mélange des flux d'air F3 le long du moteur électrique 32 de taxiage. 25 Les moyens de ventilation 52 ne comportent ici qu'une seule roue de ventilation 54 pour refroidir à la fois les freins 42 et le moteur électrique 32 de taxiage. Les moyens de ventilation 52 peuvent comporter un moteur 56 adapté pour entrainer en rotation la roue de ventilation 54. Le moteur 56 et la roue de ventilation 54 forment ainsi un ventilateur autonome. En particulier, le moteur 56 peut être 30 agencé en bout du moteur électrique 32 de taxiage. 10 Les moyens de ventilation 52 peuvent comporter une ou une pluralité de série(s) d'ailettes 58 positionnée(s) le long du trajet du mélange des flux d'air F3 de sorte à évacuer les calories du moteur électrique 32 de taxiage. En particulier, la ou chaque série d'ailettes 58 peut être positionnée le long du moteur électrique 32 de 5 taxiage, notamment entre l'amont et l'aval dudit moteur électrique 32 de taxiage. En particulier, la ou chaque série d'ailettes 58 peuvent être disposées au-dessus du moteur électrique 32 de taxiage. Les ailettes de la ou chaque série d'ailettes 58 peuvent être disposées en quinconce. Autrement dit, les ailettes d'une série d'ailettes 58 ne sont pas alignées le 10 long du moteur électrique 32 de taxiage. Les ailettes de la ou chaque série d'ailettes 58 peuvent être identiques, c'est-à-dire qu'elles peuvent présenter les mêmes caractéristiques géométriques et dimensionnelles. En variante, les ailettes de la ou chaque série d'ailettes 58 peuvent être différentes les unes des autres. 15 Les ailettes de la ou chaque série d'ailettes 58 peuvent être espacées longitudinalement d'un écartement constant. En variante, le pas entre deux ailettes d'une même série d'ailettes 58, ou entre les ailettes de deux séries d'ailettes 58 peut être variable. La figure 3 représente les étapes du procédé de refroidissement d'un moteur 20 électrique 32 de taxiage électrique et des freins 42 du train d'atterrissage 10 tel que décrit précédemment. Le procédé peut comprendre une étape de récupération du flux d'air F1 provenant des freins 42, et une étape de récupération du flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10. 25 Le procédé comprend une étape S10 de mélange du flux d'air F1 provenant des freins 42 et du flux d'air F2 provenant de l'extérieur du train d'atterrissage 10. Le procédé comprend également une étape S20 d'aspiration du mélange des flux d'air F3 de manière à ventiler le moteur électrique 32 de taxiage. Préalablement à l'étape 510, le procédé peut comprendre une étape de 30 calibration du jeu J entre le capot 44 et les moyens de ventilation 52. 11 En particulier, au cours de l'étape de calibration, le jeu J peut être calibré de sorte que le débit du flux d'air REVENDICATIONS1. Système de refroidissement (50) d'un moteur électrique, dit moteur électrique (32) de taxiage, d'un système de taxiage électrique (30) d'un train d'atterrissage (10) d'un aéronef et des freins (42) d'un système de freinage (40) dudit train d'atterrissage (10) dudit aéronef, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement (50) comprend des moyens de ventilation (52) adaptés pour mélanger un flux d'air (F1) provenant desdits freins (42) et un flux d'air (F2) provenant de l'extérieur dudit train d'atterrissage (10) et pour ventiler ledit moteur électrique (32) de taxiage au moyen dudit mélange des flux d'air (F3), lesdits moyens de ventilation (52) comportant une roue de ventilation (54) configurée pour aspirer ledit mélange des flux d'air (F3) et un moteur (56) adapté pour entrainer en rotation ladite roue de ventilation (54). 2. Système de refroidissement (50) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de ventilation (52) comportent au moins une série d'ailettes (58) positionnée le long du trajet dudit mélange des flux d'air (F3). 3. Système de refroidissement (50) selon la revendication précédente, dans lequel les ailettes de ladite au moins une série d'ailettes (58) sont disposées en quinconce. 20 4. Train d'atterrissage (10) d'un aéronef comportant : au moins une roue (20), un système de taxiage électrique (30) comprenant un moteur électrique, dit moteur électrique (32) de taxiage, adapté pour entrainer en rotation ladite 25 au moins une roue (20), et un système de freinage (40) comprenant des freins (42) adaptés pour ralentir ou arrêter la rotation de ladite au moins une roue (20), caractérisé en ce qu'il comprend également un système de refroidissement (50) selon l'une des revendications précédentes. 30 13 5. Train d'atterrissage (10) selon la revendication précédente, comprenant un capot (44) entourant ledit système de freinage (40), et dans lequel lesdits moyens de ventilation (52) sont agencés avec un jeu (J) par rapport audit capot (44). 5 6. Train d'atterrissage (10) selon l'une des revendications 4 ou 5, comprenant une boîte à engrenages (34) reliée audit moteur électrique (32) de taxiage et à ladite au moins une roue (20). 7. Procédé de refroidissement d'un moteur électrique, dit moteur électrique (32) de 10 taxiage, d'un système de taxiage électrique (30) et des freins (42) d'un système de freinage (40) d'un train d'atterrissage (10) d'un aéronef selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant en : un mélange (S10) d'un flux d'air (F1) provenant desdits freins (42) et d'un flux d'air (F2) provenant de l'extérieur dudit train d'atterrissage (10), et 15 une aspiration (S20) dudit mélange des flux d'air (F3) de manière à ventiler ledit moteur électrique (32) de taxiage.