Brevet FR3133649A1 — publié le 20230922

Un système de distribution (1) de carburant comportant au moins un réservoir cryogénique (2) comportant du carburant à l’état liquide (Ql) dans une partie inférieure (21) et du carburant à l’état gazeux (Qg) dans une partie supérieure (22), et un dispositif de propulsion (3) comportant au moins une enceinte de pressurisation (31) dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux (Qg) ayant une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée (Ps), ci-après « carburant pressurisé » (Qp), et au moins une vanne commandable (32) configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4) de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide (Ql) via la sortie de distribution (23). Figure de l’abrégé : Figure 2 Système et procédé de distribution de carburant La présente invention concerne le domaine des systèmes de distribution de carburant et plus précisément les systèmes de distribution de carburant stocké dans un réservoir cryogénique. L’invention s’applique en particulier pour un système de distribution de carburant dans un aéronef. Il est connu de stocker du carburant, en particulier de l’hydrogène, sous forme liquide dans un réservoir cryogénique. Un stockage sous forme liquide permet de limiter l’encombrement et la masse des réservoirs dans un aéronef par exemple. A titre d’exemple, le carburant est stocké à une température de l’ordre de 20 à 22 Kelvins (- 253 à -251°C) dans les réservoirs cryogéniques de l’aéronef. De manière connue, en référence à la , un système de distribution 101 comprend un réservoir cryogénique 102, dans lequel est stocké du carburant à l’état liquide Ql, et une pompe mécanique P pour acheminer le carburant depuis le réservoir cryogénique 102 jusqu’à un moteur, par exemple une turbomachine T d’aéronef. Une telle pompe mécanique P, connue sous la désignation « pompe à carburant » ou « pompe de gavage », est configurée à la fois pour mettre le carburant sous pression et pour le transmettre aux injecteurs montés dans la turbomachine T. En pratique, la pompe mécanique P, de type volumétrique ou centrifuge, est aussi appelée pompe haute pression et fonctionne à des pressions de 50 bars. Une telle pompe mécanique présente de nombreux inconvénients sur le plan de l’étanchéité, de la lubrification et du rendement. Une pompe mécanique requiert notamment une énergie importante pour pouvoir assurer la compression. De plus, une telle pompe mécanique comprend un système électronique de commande dont la durée de vie est limitée. Aussi, il est connu de redonder les pompes mécaniques pour palier une panne de l’une d’elles, ce qui présente un inconvénient important parce que la multiplication des pompes mécaniques augmente la masse et le coût du système de distribution. On connaît également dans l’art antérieur un système de distribution de carburant comprenant une source de chaleur pour faire monter la pression et la température dans le réservoir cryogénique pour propulser le carburant. Cependant, un tel système de distribution est complexe à mettre en œuvre et nécessite l’ajout de tuyauteries et de plusieurs échangeurs de chaleur pour permettre à la source de chaleur provenant du moteur d’apporter suffisamment d’énergie pour permettre la distribution du carburant hors du réservoir cryogénique. Un tel système de distribution peut également affecter les performances du moteur, ce qui n’est pas souhaitable. L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système de distribution de carburant simple et exempt de pompe mécanique tout en permettant la distribution de carburant de manière fiable et pratique. PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention concerne un système de distribution de carburant configuré pour alimenter une turbomachine d’aéronef, le système de distribution comportant : au moins un réservoir cryogénique comportant du carburant à l’état liquide dans une partie inférieure et du carburant à l’état gazeux dans une partie supérieure, le réservoir cryogénique comportant dans la partie inférieure une sortie de distribution en carburant, et un dispositif de propulsion du carburant comportant : au moins une enceinte de pressurisation dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux ayant une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, ci-après « carburant pressurisé », l’enceinte de pressurisation étant reliée fluidiquement au réservoir cryogénique par une canalisation de liaison, au moins une vanne commandable configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide via la sortie de distribution. Le système de distribution selon l’invention permet d’augmenter le volume de carburant à l’état gazeux dans la partie supérieure du réservoir cryogénique, de manière à pousser le carburant à l’état liquide hors du réservoir cryogénique en réduisant le volume de carburant à l’état liquide dans la partie inférieure. Le système de distribution permet avantageusement d’acheminer du carburant à l’état liquide depuis un réservoir cryogénique jusqu’à un système de conditionnement et un moteur, sans nécessiter l’utilisation d’une pompe mécanique. La vanne commandable permet d’autoriser ou de bloquer la circulation de carburant pressurisé dans la canalisation de liaison de manière simple et efficace. Dans une forme de réalisation, le système de distribution comprenant une pluralité de réservoirs cryogéniques, l’enceinte de pressurisation est reliée à chacun des réservoirs cryogéniques, de manière à distribuer le carburant pressurisé dans chacun des réservoirs cryogéniques. Dans une forme de réalisation, le dispositif de propulsion comprend un distributeur commandable pour distribuer du carburant pressurisé dans chaque réservoir cryogénique. Le distributeur permet ainsi de distribuer le carburant pressurisé dans chaque réservoir cryogénique. Le distributeur permet de commander le transfert de carburant pressurisé de manière indépendante, par exemple successivement, dans les réservoirs cryogéniques. Dans une première forme de réalisation, la pression prédéterminée de stockage est supérieure ou égale à 350 bar. Une telle pression permet d’assurer la propulsion du carburant dans le circuit, en conservant des équipements de pression à une valeur de pression connue généralement utilisée dans l’industrie. Dans une deuxième forme de réalisation, la pression prédéterminée de stockage est supérieure ou égale à 700 bar. Une telle pression permet une autonomie du système de distribution plus importante. Dans une forme de réalisation, le réservoir cryogénique et le dispositif de propulsion sont embarqués dans un véhicule, de préférence, dans un aéronef. Dans une forme de réalisation alternative, le réservoir cryogénique et le dispositif de propulsion sont fixes au sol. L’invention concerne également un aéronef comprenant une turbomachine et un système de distribution de carburant tel que décrit précédemment, configuré pour alimenter la turbomachine. L’invention porte en outre sur un procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution tel que décrit précédemment, le carburant dans le réservoir cryogénique étant à l’état liquide dans la partie inférieure et à l’état gazeux dans la partie supérieure, l’enceinte de pressurisation comprenant du carburant pressurisé à l’état gazeux stocké à une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, le procédé comprenant : une étape d’ouverture de la vanne commandable, de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison, une étape de distribution de carburant à l’état liquide depuis le réservoir cryogénique via la sortie de distribution en carburant. L’invention concerne enfin un procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution tel que décrit précédemment, le carburant dans le réservoir cryogénique étant à l’état liquide dans la partie inférieure et à l’état gazeux dans la partie supérieure, l’enceinte de pressurisation comprenant du carburant pressurisé à l’état gazeux stocké à une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, le procédé comprenant : une étape de recharge en carburant à l’état gazeux de l’enceinte de pressurisation du dispositif de propulsion, l’étape de recharge étant réalisée au sol au moyen d’au moins un dispositif de recharge extérieur à l’aéronef, une étape d’ouverture de la vanne commandable, de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison, une étape de distribution de carburant à l’état liquide depuis le réservoir cryogénique via la sortie de distribution en carburant. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon l’art antérieur. La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon une première forme de réalisation de l’invention. La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon une deuxième forme de réalisation de l’invention. La est un schéma des étapes d’un procédé de distribution de carburant selon un mode de mise en œuvre de l’invention. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Système de distribution (1) de carburant configuré pour alimenter une turbomachine d’aéronef, le système de distribution (1) comportant : au moins un réservoir cryogénique (2) comportant du carburant à l’état liquide (Ql) dans une partie inférieure (21) et du carburant à l’état gazeux (Qg) dans une partie supérieure (22), le réservoir cryogénique (2) comportant dans la partie inférieure (21) une sortie de distribution en carburant (23), et un dispositif de propulsion (3) du carburant comportant : au moins une enceinte de pressurisation (31) dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux (Qg) ayant une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée (Ps) de stockage, ci-après « carburant pressurisé » (Qp), l’enceinte de pressurisation (31) étant reliée fluidiquement au réservoir cryogénique (2) par une canalisation de liaison (4), au moins une vanne commandable (32) configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4) de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide (Ql) via la sortie de distribution (23). Système de distribution (1) selon la revendication 1 comprenant une pluralité de réservoirs cryogéniques (2), l’enceinte de pressurisation (31) est reliée à chacun des réservoirs cryogéniques (2). Système de distribution (1) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de propulsion (3) comprend un distributeur commandable (33) pour distribuer du carburant pressurisé (Qp) dans chaque réservoir cryogénique (2). Système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la pression prédéterminée (Ps) de stockage est supérieure ou égale à 350 bar. Système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la pression prédéterminée (Ps) de stockage est supérieure ou égale à 700 bar. Système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le réservoir cryogénique (2) et le dispositif de propulsion (3) sont embarqués dans un véhicule, de préférence, dans un aéronef. Système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le réservoir cryogénique (2) et le dispositif de propulsion (3) sont fixes au sol. Aéronef comprenant une turbomachine (T) et un système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, configuré pour alimenter la turbomachine (T). Procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 7, le carburant dans le réservoir cryogénique (2) étant à l’état liquide (Ql) dans la partie inférieure (21) et à l’état gazeux (Qg) dans la partie supérieure (22), l’enceinte de pressurisation (31) comprenant du carburant pressurisé (Qp) à l’état gazeux stocké à une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée de stockage (Ps), le procédé comprenant : une étape d’ouverture de la vanne commandable (32), de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4), une étape de distribution de carburant à l’état liquide (Ql) depuis le réservoir cryogénique (2) via la sortie de distribution en carburant (23). Procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 7, le carburant dans le réservoir cryogénique (2) étant à l’état liquide (Ql) dans la partie inférieure (21) et à l’état gazeux (Qg) dans la partie supérieure (22), l’enceinte de pressurisation (31) comprenant du carburant pressurisé (Qp) à l’état gazeux stocké à une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée de stockage (Ps), le procédé comprenant : une étape de recharge en carburant à l’état gazeux (Qg) de l’enceinte de pressurisation (31) du dispositif de propulsion (3), l’étape de recharge étant réalisée au sol au moyen d’au moins un dispositif de recharge extérieur à l’aéronef, une étape d’ouverture de la vanne commandable (32), de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4), une étape de distribution de carburant à l’état liquide (Ql) depuis le réservoir cryogénique (2) via la sortie de distribution en carburant (23).