Brevet FR3158358A1 — publié le 20250718

TUILE EXTRUDÉE D’ÉCHANGEUR ET ÉCHANGEUR ASSOCIÉ L’invention concerne une tuile (10a) pour la fabrication d’un échangeur de chaleur surfacique, caractérisé en ce que la tuile (10a) est fabriquée par extrusion, la tuile (10a) comprend une portion formant une surface (12) sensiblement plane d’échange thermique avec un milieu extérieur, la tuile (10a) comprend au moins un canal (14a) de circulation d’un fluide s’étendant sur une des faces de la surface (12) sensiblement plane et la tuile (10a) est configurée pour un échange thermique entre le fluide circulant dans le ou les canaux (14a) de circulation et le milieu extérieur. L’invention concerne également un échangeur thermique surfacique comprenant au moins deux tuiles d’échangeur, un procédé de fabrication de tuile et un procédé de fabrication d’échangeur. TUILE EXTRUDÉE D’ÉCHANGEUR ET ÉCHANGEUR ASSOCIÉ Domaine technique de l’invention L’invention concerne un échangeur de chaleur surfacique. En particulier, l’invention concerne un échangeur de chaleur surfacique formé de tuiles extrudées et destiné à être intégré dans un aéronef. Arrière-plan technologique Les échangeurs thermiques surfaciques, aussi appelés échangeurs de peau, sont destinés à être intégrés sur des surfaces extérieures de composants ou de véhicules, et présentent une portion sensiblement plate formant la surface d’échange thermique. L’avantage de ce type d’échangeur est qu’il peut remplacer facilement des surfaces extérieures préexistantes sans impact sur l’aérodynamisme ou l’intégration avec d’autres composants. L’objectif principal est de tirer parti de nouvelles sources de refroidissement telles que l’air dynamique d’écoulement, plus connu sous le nom de « ram air » en anglais, disponible lorsque le véhicule équipant le ou les échangeurs thermiques surfaciques est en mouvement, et réduire ainsi l’utilisation de source de refroidissement interne, par exemple de l’air prélevé sur une turbomachine ( bleed air en anglais). Souvent, l’échangeur thermique surfacique permet un échange thermique entre une source chaude formée d’un fluide (gaz ou liquide) circulant dans l’échangeur, par exemple par des canaux, et une source froide formée par l’air dynamique d’écoulement circulant au niveau de la surface d’échange thermique. Les échangeurs thermiques surfaciques de l’art antérieur se composent généralement d’une pièce de grande dimension dont la dimension est conformée à la surface extérieure qu’il vise à remplacer. La fabrication de ces échangeurs présente ainsi généralement une complexité importante. En outre, lorsque les échangeurs sont de grande taille, les problématiques d’étanchéité et de dilatation thermique sont accentuées et doivent être prises en compte lors de la conception. Ces problématiques sont d’autant plus importantes lorsque l’échangeur de chaleur surfacique est de forme courbe. En outre, dans certaines situations, l’échangeur surfacique peut nécessiter l’intégration de piège acoustique, qui peut être complexe à mettre en œuvre selon la forme de l’échangeur thermique. Les inventeurs ont donc cherché une solution alternative permettant d’obtenir un système d’actionneur linéaire répondant aux contraintes de réparabilité et d’étanchéité, en particulier dans un aéronef. Objectifs de l’invention L’invention vise à fournir un échangeur surfacique répondant aux problématiques de l’art antérieur, et un procédé de fabrication associé. L’invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un échangeur surfacique facile à fabriquer. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique ayant une meilleure étanchéité, en réduisant les fuites, et fiable à haute pression de fluide. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique avec une dilatation thermique améliorée. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique pouvant être de grande taille. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique particulièrement adapté à des environnements de révolution, par exemple un moteur d’avion. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique pouvant accueillir différentes formes de canaux de circulation du fluide d’échange thermique. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique pouvant être adapté pour amplifier l’échange thermique avec le milieu extérieur. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un échangeur surfacique compatible avec l’intégration de pièges acoustiques. Pour ce faire, l’invention concerne une tuile pour la fabrication d’un échangeur de chaleur surfacique, caractérisé en ce que : la tuile est fabriquée par extrusion, la tuile comprend une portion formant une surface sensiblement plane d’échange thermique avec un milieu extérieur, la tuile comprend au moins un canal de circulation d’un fluide s’étendant sur une des faces de la surface sensiblement plane, la tuile est configurée pour un échange thermique entre le fluide circulant dans le ou les canaux de circulation et le milieu extérieur. Une tuile d’échangeur selon l’invention permet donc d’être utilisé pour former des échangeurs de forme variable, grâce à l’assemblage de plusieurs tuiles. Le fluide circulant dans le ou les canaux de circulation peut être un gaz ou un liquide. Avantageusement et selon l’invention, le fluide circulant dans le ou les canaux de circulation est de l’huile. Avantageusement et selon l’invention, la tuile comprend au moins une surface de chevauchement permettant un assemblage avec une autre tuile. Selon cet aspect de l’invention, la surface de chevauchement facilite l’assemblage avec les autres tuiles et améliore la tenue mécanique de l’assemblage. Avantageusement et selon l’invention, la tuile présente une courbure. Selon cet aspect de l’invention, la tuile courbe est particulièrement adaptée à des environnements de révolution, par exemple un moteur d’avion. Avantageusement et selon l’invention, la tuile comprend au moins deux canaux et un espace entre au moins deux canaux, ledit espace comprenant au moins une perforation configurée pour le guidage d’ondes sonores vers un piège acoustique. Selon cet aspect de l’invention, l’invention consiste dans la mise en place entre ces canaux d’éléments permettant de guider les ondes sonores vers des pièges acoustiques situés sous l’échangeur. Avantageusement et selon l’invention, l’espace entre les canaux comprend des cloisons sensiblement perpendiculaires à l’écoulement du fluide dans les canaux. Selon cet aspect de l’invention, les cloisons permettent le guidage des ondes acoustiques dans les pièges acoustiques, et permettent d’améliorer l’efficacité du piège acoustique. Cela permet également de mieux guider les ondes sonores vers les pièges acoustiques, d’éviter des phénomènes aérodynamiques provoqués par l’absence de cloisons entre les canaux par le biais des perçages acoustiques. De plus, l’ajout des cloisons permet d’augmenter l’échange thermique en connectant thermiquement les canaux entre eux ainsi qu’à la partie supérieure de l’échangeur. Les dimensions et la géométrie des cloisons à positionner entre les canaux peuvent être très diverses, en U, en V, avec un pas constant ou variable. Il est envisageable de réaliser ces cloisons selon les possibilités de l’homme du métier, tôle pliée, intercalaire, etc. Avantageusement et selon l’invention, les canaux peuvent être de dimensions et de formes diverses, plus ou moins complexes. Selon cet aspect de l’invention, les dimensions et formes des canaux peuvent varier selon les besoins en surface d’échanges thermique, selon les limites de perte de charge, de pression du fluide, etc. Avantageusement et selon une variante de l’invention, les canaux peuvent être agencés sur la face de la surface sensiblement plane opposée à la face en contact avec le milieu extérieur. Avantageusement et selon une autre variante de l’invention, les canaux peuvent être agencés sur la face de la surface sensiblement plane en contact avec le milieu extérieur. Avantageusement et selon une autre variante de l’invention, des canaux peuvent être agencés à la fois sur la face de la surface sensiblement plane opposée à la face en contact avec le milieu extérieur et sur la face de la surface sensiblement plane en contact avec le milieu extérieur. Avantageusement et selon l’invention, la surface sensiblement plane peut accueillir des ailettes. Selon cet aspect de l’invention, les ailettes permettent d’amplifier l’échange thermique avec le milieu extérieur. Avantageusement et selon l’invention, le milieu extérieur est de préférence un air dynamique d’écoulement. Selon cet aspect de l’invention, l’air dynamique d’écoulement est un air qui circule l’extérieur de l’aéronef ou un air provenant de l’extérieur et circulant dans l’aéronef grâce à une entrée d’air dynamique d’écoulement (souvent appelée ram air intake en anglais). L’invention concerne également un échangeur thermique surfacique caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux tuiles d’échangeurs selon l’invention. Dans l’échangeur, les tuiles sont réalisées par extrusions et permettent le passage de fluide dans des canaux ainsi que leur assemblage entre elles. L’échangeur est particulièrement adapté pour le refroidissement d’un composant d’un aéronef, en particulier un moteur d’aéronef, en particulier une turbomachine d’aéronef, en particulier un turboréacteur d’aéronef. L’échangeur présente une meilleure étanchéité que l’art antérieur, en particulier en garantissant un niveau de fuite et une fiabilité cohérente avec une utilisation à haute pression sans fuite (essentiel pour les échangeurs pour systèmes à compression de vapeur ou hydraulique par exemple). Un échangeur formé de plusieurs tuiles permet d’améliorer les problématiques de dilatation thermique car cette dilatation thermique est répartie sur plusieurs tuiles. L’utilisation de tuiles de taille réduite permet de gérer facilement la fabrication d’un échangeur thermique de grande taille. L’échangeur ainsi obtenu, notamment avec des tuiles courbes, est particulièrement adapté à des environnements de révolution, par exemple un moteur d’avion. Avantageusement et selon l’invention au moins deux tuiles de l’échangeur thermique surfacique sont identiques. Avantageusement et selon l’invention, toutes les tuiles formant l’échangeur thermique surfacique sont identiques. Selon ces aspects de l’invention, l’utilisation de tuiles identiques pour fabriquer l’échangeur réduit le coût de fabrication en permettant une fabrication en série avec un nombre réduit de machines de fabrication de tuiles. Avantageusement et selon l’invention, au moins une tuile formant l’échangeur comprend au moins deux canaux et un espace entre au moins deux canaux, ledit espace comprenant au moins une perforation configurée pour le guidage d’ondes sonores vers un piège acoustique. Selon cet aspect de l’invention, un échangeur surfacique de chaleur acoustique se compose donc de deux fonctions, la fonction thermique qui a pour but de refroidir de l’huile moteur par le biais de la circulation d’air au niveau de la surface d’échange extérieur, et une partie acoustique qui a pour objectif de canaliser les ondes sonores dans des pièges acoustiques situés sous l’échangeur. La technologie utilisée pour la réalisation de cet échangeur permet la mise en place d’un système de piège acoustique. Dans ce cas l’échangeur sera percé (perçage selon une direction normale à la surface extérieure de l’échangeur surfacique), de nombreux trous permettant au son de transiter depuis l’extérieur vers des pièges acoustiques tel que des cavités de Helmholtz. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une tuile selon l’invention comprenant une étape d’extrusion de sorte à former la tuile avec sa surface sensiblement plane et ses canaux. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un échangeur selon l’invention, comprenant des étapes de fabrication de chaque tuile d’échangeur selon l’invention, une étape de chevauchement d’au moins deux tuiles, et une étape de fixation des tuiles. La partie thermique de l’échangeur est ainsi constituée de plusieurs tuiles extrudées, de préférence identiques, dont le motif permet la circulation de l’huile ainsi que l’ajustement des tuiles entre elles. L’invention concerne également une tuile d’échangeur, un échangeur , un procédé de fabrication de tuile d’échangeur et un procédé de fabrication d’échangeur caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : FIG. 1 est une vue schématique partielle en perspective d’une tuile d’échangeur selon un premier mode de réalisation de l’invention. FIG. 2 est une vue schématique partielle en perspective d’une tuile d’échangeur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. FIG. 3 est une vue schématique en perspective d’une tuile d’échangeur selon un troisième mode de réalisation de l’invention. FIG. 4 est une vue schématique partielle en perspective d’un échangeur thermique surfacique selon un premier mode de réalisation. FIG. 5 est une vue schématique partielle en perspective d’un échangeur thermique surfacique selon un deuxième mode de réalisation. FIG. 6 est une vue schématique partielle de côté d’une tuile et d’un piège acoustique selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 7 est une vue schématique partielle en perspective d’une tuile selon un mode de réalisation de l’invention, pour une utilisation avec un piège acoustique. FIG. 8 est une vue schématique partielle de dessus d’une tuile selon un mode de réalisation de l’invention, pour une utilisation avec un piège acoustique. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures. Les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement chacune une tuile d’échangeur selon trois modes de réalisation de l’invention. Les figures 1 et 2 sont des vues partielles des tuiles. Les tuiles 10a, 10b et 10c comprenant une portion formant une surface 12 sensiblement plane d’échange thermique avec un milieu extérieur. Les tuiles comprennent également des canaux 14a, 14b, 14c de circulation d’un fluide s’étendant sur une des faces de la surface sensiblement plane. Les canaux comprennent des dimensions et des formes variées selon les modes de réalisation. Dans le premier et le deuxième mode de réalisation, les canaux présentent des espaces entre deux canaux. Dans le troisième mode de réalisation, il n’y a pas d’espace entre deux canaux. Les tuiles sont extrudées. Les tuiles comprennent de préférence une surface 16 de chevauchement permettant un assemblage avec une autre tuile, visible ici dans le premier et le deuxième mode de réalisation des figures 1 et 2. Les tuiles permettent l’échange thermique entre le fluide circulant dans le ou les canaux de circulation et le milieu extérieur, en particulier avec un air dynamique d’écoulement circulant sur une face ou l’autre face de la tuile, selon le mode de réalisation. La FIG. 4 représente schématiquement partiellement et en perspective un échangeur 100 thermique surfacique selon un premier mode de réalisation. L’échangeur comprend une pluralité de tuiles selon un mode de réalisation de l’invention, dont ici une première tuile 110a, une deuxième tuile 110b, une troisième tuile 110c et une quatrième tuile 110d assemblées pour former l’échangeur 110. Dans ce mode de réalisation, l’échangeur comprend des perforations 120 entre au moins deux canaux de circulation de fluide. La FIG. 5 représente schématiquement partiellement et en perspective un échangeur 200 thermique surfacique selon un deuxième mode de réalisation. L’échangeur comprend une pluralité de tuiles selon un mode de réalisation de l’invention, dont ici une première tuile 210a, une deuxième tuile 210b et une troisième tuile 210c assemblées pour former l’échangeur 210. Dans ce mode de réalisation, l’échangeur comprend des perforations 220 entre chaque canal de circulation de fluide. La FIG. 6 représente schématiquement de côté une tuile 10 et un piège 30 acoustique selon un mode de réalisation de l’invention. Les perforations décrites ci-avant et ci-après permettent de guider l’onde sonore vers le piège 30 acoustique situé d’un côté de la tuile, en particulier sous l’échangeur à l’opposé de la face sur laquelle circule l’air dynamique d’écoulement. Les figures 7 et 8 représentent schématiquement en perspective et de dessus une tuile selon un mode de réalisation de l’invention, pour une utilisation avec un piège acoustique. La tuile comprend les perforations 20 dans les espaces entre deux canaux 14 de circulation de fluide. Pour guider les ondes acoustiques dans les pièges acoustiques, la tuile 30 comprend des cloisons 40 sensiblement perpendiculaires à l’écoulement du fluide dans les canaux 14.