INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
(Telles qu’utilisées ici, T30, T40 et T41, et toutes autres pressions et températures numérotées, sont définies à l’aide de la numérotation de postes répertoriée dans la norme SAE AS755, en particulier :
• T30 = Température Totale à la Sortie du Compresseur Haute Pression (HPC) ;
• T40 = Température Totale à la Sortie de la Chambre de Combustion ;
• T41 = Température Totale à l’Entrée du Rotor de la Turbine Haute Pression (HPT).
Dans les exemples actuellement décrits, la quantité de carburant présente dans le réservoir 50, 53 avant le ravitaillement (par exemple la masse, le volume et/ou le % de remplissage) est également notée, par exemple automatiquement détectée et enregistrée dans un stockage informatique/mémoire à bord de l’aéronef 1.
En plus de l’obtention d’une ou plusieurs caractéristiques de carburant de tout carburant déjà présent dans le réservoir de carburant 50, 53 avant le ravitaillement, une ou plusieurs caractéristiques de carburant d’un carburant à ajouter au réservoir de carburant 50, 53 lors du ravitaillement sont également obtenues.
L’obtention de caractéristiques de carburant du carburant à ajouter au réservoir de carburant 50, 53 lors du ravitaillement peut comprendre une ou plusieurs parmi :
(i) la détection physique et/ou chimique d’une ou plusieurs caractéristiques de la composition du carburant (par exemple dans une unité de test en atelier, ou lorsque le carburant est transporté vers un réservoir de carburant sur site, ou bien en cours d’utilisation dans le moteur à turbine à gaz 10), permettant ainsi une détection directe des caractéristiques de carburant ou fournissant des données à partir desquelles elles peuvent être déterminées, comme mentionné ci-dessus, et/ou (ii) la détection d’un ou plusieurs éléments ou composés traceurs ajoutés au carburant pour faciliter son identification (par exemple un colorant) ;
(iii) la réception de données, par exemple à partir d’une entrée fournie au niveau d’une interface utilisateur, ou de données transmises à l’aéronef, par exemple en scannant un code à barres associé à la distribution de carburant.
Un système de propulsion 2, ou un autre système de puissance 4, pour un aéronef 1 peut donc comprendre un dispositif de gestion de carburant 214 agencé pour commander l’apport de carburant au(x) moteur(s) à turbine à gaz 10, 44 de manière à prélever du carburant dans le premier réservoir de carburant 52 lorsque l’aéronef 1 effectue des opérations au sol, et prélever du carburant dans le ou les plusieurs réservoirs de carburant secondaires 50, 53 pour d’autres opérations. Dans certaines mises en œuvre, le dispositif de gestion de carburant 214 peut être agencé pour commander l’apport de carburant au(x) moteur(s) à turbine à gaz 10, 44 de manière à prélever du carburant uniquement dans le premier réservoir de carburant 52 lorsque l’aéronef 1 effectue des opérations au sol, et prélever du carburant uniquement dans le ou les plusieurs réservoirs de carburant secondaires 50, 53 pour d’autres opérations.
Dans certains exemples, le dispositif de gestion de carburant 214 peut être agencé pour stocker des informations sur chaque réservoir/sur le carburant contenu dans chaque réservoir de carburant 50, 52, 53 et pour commander l’apport de carburant au(x) moteur(s) à turbine à gaz 10, 44 en fonctionnement, en conséquence. Les informations sur le carburant contenu dans chaque réservoir de carburant 50, 52, 53 peuvent simplement comprendre un drapeau indiquant si chaque réservoir est ou non le/un réservoir d’utilisation au sol. Dans de tels exemples, le réservoir de la pluralité de réservoirs de carburant 50, 52, 53 qui est le premier réservoir 52 peut varier au cours de la durée de vie du système de propulsion 2, par exemple en fonction de quel réservoir est rempli de quel carburant. Dans d’autres exemples, le système de distribution de carburant 220 peut être configuré pour qu’un réservoir spécifique 52 soit toujours le réservoir d’utilisation au sol, et aucune information de ce type n’a besoin d’être stockée. Dans les exemples dans lesquels des informations sur le carburant sont stockées, les informations sur le carburant contenu dans chaque réservoir de carburant 50, 52, 53 peuvent en outre comprendre plus d’informations, telles qu’une teneur en % de SAF pour chaque réservoir, et/ou une ou plusieurs autres caractéristiques de carburant du carburant actuellement dans chaque réservoir 50, 52, 53.
Le dispositif de gestion de carburant 214 peut être prévu comme faisant partie d’un système de distribution de carburant 220 agencé pour permettre la commande et l’ajustement du carburant fourni au moteur à turbine à gaz 10, 44, et peut être tel que décrit ci-dessus.
Dans l’exemple représenté à la , le système de gestion de carburant 220 est agencé pour permettre aux carburants des deuxième et troisième sources de carburant 50, 53 d’être mélangés, de manière à former un mélange pour l’alimentation du moteur 10, mais ne permet pas au carburant du premier réservoir d’utilisation au sol 52 d’être mélangé avec les autres carburants. Différentes approches peuvent être utilisées dans d’autres exemples.
Le dispositif de gestion de carburant 214 des exemples actuellement décrits est agencé pour prélever du carburant exclusivement dans le premier réservoir de carburant 52 pour des opérations au sol du système d’alimentation 4. On comprendra que, bien que l’aéronef 1 ait encore techniquement une ou plusieurs roues sur le sol pour la majeure partie du décollage, le décollage est une activité nécessitant une puissance élevée et est généralement classé comme faisant partie de l’enveloppe de vol, et non en tant qu’opération au sol.
Éventuellement, le dispositif de gestion de carburant 214 peut en outre recevoir d’autres données (en plus des informations indiquant quel réservoir 50, 52, 53 est le premier réservoir 52, et d’autres données facultatives de caractéristiques de carburant), et utiliser ces autres données et les données de caractéristiques de carburant pour déterminer une composition de carburant souhaitée pour le moteur à turbine à gaz 10, 44 en vol.
Comme mentionné ci-dessus, le dispositif de gestion de carburant 214 peut être prévu en tant qu’unité de gestion de carburant séparée 214 intégrée dans le système de propulsion 2, et/ou en tant que logiciel et/ou matériel incorporé(s) dans les systèmes de commande d’aéronef préexistants. Dans certains exemples, les données de composition du carburant et/ou les données d’identification de réservoir peuvent être stockées séparément des circuits effectuant la gestion de l’alimentation en carburant et récupérées si nécessaire - quel que soit là où les données sont stockées, ce stockage peut être considéré comme faisant partie du dispositif de gestion de carburant 214, qu’il en fasse partie intégrante ou non, ou qu’il y soit relié physiquement de quelque manière que ce soit.
Le dispositif de gestion de carburant 214 des exemples actuellement décrits est agencé pour commander l’apport de carburant au moteur à turbine à gaz 10, 44 de manière à prélever du carburant dans le premier réservoir de carburant 52 pour alimenter au moins la majorité des opérations au sol.
Dans certains exemples, le dispositif de gestion de carburant 214 peut être agencé pour pouvoir mélanger les carburants des réservoirs de carburant secondaires 50, 53 agencés pour alimenter le moteur à turbine à gaz 10 en vol, mais pas pour pouvoir mélanger le carburant du premier réservoir de carburant 52 avec le carburant des réservoirs de carburant secondaires 50, 53.
Dans certains exemples, le dispositif de gestion de carburant 214 peut être agencé pour sélectionner un carburant spécifique ou une combinaison de carburants à partir d’un ou plusieurs de la pluralité de réservoirs de carburant sur la base d’une demande de poussée du moteur à turbine à gaz en vol. En particulier, un carburant ayant un pouvoir calorifique inférieur peut être fourni au moteur à turbine à gaz 10 à une demande de poussée inférieure, et inversement. Un carburant ayant un pouvoir calorifique supérieur peut donc être utilisé dans les stades de puissance élevée de l’enveloppe de vol, comme lors du décollage. Le dispositif de gestion de carburant 214 peut être agencé de sorte qu’un carburant ayant un pouvoir calorifique inférieur soit fourni au moteur à turbine à gaz 10 en croisière que pendant la montée. Éventuellement, un carburant ayant un pouvoir calorifique encore plus faible peut être fourni au moteur à turbine à gaz 10 au ralenti au sol (ralenti bas).
Le dispositif de gestion de carburant 214 peut apporter des changements à l’alimentation en carburant directement, ou peut fournir une notification ou une suggestion au pilote concernant le changement, pour approbation, comme décrit plus en détail ci-dessus. Dans certains exemples, le même dispositif de gestion de carburant 214 peut effectuer automatiquement certains changements et en demander d’autres, en fonction de la nature du changement.
Dans certains exemples, un aéronef 1 peut être modifié pour exécuter le procédé 2080 décrit ci-dessus, éventuellement en installant un système de distribution de carburant réglable 220.
Un procédé 2081 de modification d’un aéronef 1 de cette manière est représenté à la . L’aéronef 1 original comprend un moteur à turbine à gaz 10, et dans cet exemple, le moteur à turbine à gaz 10 comprend un noyau de moteur 11 comprenant une turbine 19, un compresseur 14, et un arbre principal 26 reliant la turbine au compresseur. L’aéronef 1 comprend également une soufflante 23 située en amont du noyau de moteur, la soufflante comprenant une pluralité de pales de soufflante et étant agencée pour être entraînée par une sortie de l’arbre principal. L’aéronef 1 original peut en outre comprendre un APU 44, l’APU lui-même étant ou comprenant un moteur à turbine à gaz 44.
Le procédé 2081 comprend la fourniture 2083 d’au moins deux réservoirs de carburant 50, 52, 53 séparés (non reliés fluidiquement, ou au moins capables d’être isolés fluidiquement l’un de l’autre) agencés pour pouvoir fournir du carburant au moteur 10. Un premier réservoir de carburant 52 de la pluralité de réservoirs de carburant 50, 52, 53 est agencé pour être utilisé pour fournir du carburant pour au moins la majorité des opérations au sol. Un ou plusieurs autres réservoirs de carburant 50, 53 sont agencés pour être utilisés pour fournir du carburant pour toutes les opérations non couvertes par le premier réservoir de carburant 52.
Dans certains cas, l’aéronef 1 peut déjà comprendre une pluralité de réservoirs de carburant 50, 52, 53 agencés pour stocker du carburant pour alimenter un ou plusieurs moteurs à turbine à gaz 10, 44 ; dans de tels exemples, l’étape 2083 d’agencement des réservoirs de carburant peut simplement consister à s’assurer que l’un des réservoirs 52 est configuré pour être utilisé pour des opérations au sol et qu’au moins un réservoir différent 50, 53 est configuré pour être utilisé en vol.
Dans les cas où l’aéronef 1 ne disposait auparavant que d’un seul réservoir de carburant 50, un nouveau réservoir de carburant 52 peut être ajouté afin de fournir une pluralité de réservoirs de carburant. Dans les cas où l’aéronef 1 ne disposait auparavant que d’une seule source de carburant, bien que composée de multiples réservoirs, un nouveau réservoir de carburant 52 peut être ajouté et/ou des conduites de carburant peuvent être ajustées de sorte que les réservoirs originaux 50, 53 ne soient plus tous interconnectés fluidiquement, fournissant ainsi au moins deux sources de carburant séparées. L’étape 2083 d’agencement de réservoirs de carburant/fourniture d’un premier réservoir de carburant séparé 52 peut donc varier en fonction de la configuration initiale de l’aéronef.
Chaque réservoir de carburant peut être agencé pour contenir un carburant ayant un type différent de carburant d’aviation durable et/ou une proportion différente d’un carburant d’aviation durable. Dans certaines mises en œuvre, deux réservoirs ou plus peuvent contenir le même carburant.
Le carburant d’aviation durable dans au moins un premier réservoir de carburant du ou des plusieurs réservoirs agencés pour contenir un carburant d’aviation durable peut être sélectionné de sorte que le système de propulsion puisse fonctionner uniquement avec ce carburant.
Le carburant dans le ou les plusieurs réservoirs agencés pour contenir un carburant d’aviation durable à utiliser dans des opérations au sol peut avoir un pouvoir calorifique inférieur à celui de tout carburant stocké dans un autre réservoir de carburant de la pluralité de réservoirs de carburant. Le carburant dans le ou les plusieurs réservoirs agencés pour contenir un carburant d’aviation durable à utiliser dans des opérations au sol peut produire des émissions de nvPM inférieures à celles de tout carburant stocké dans un autre réservoir de carburant de la pluralité de réservoirs de carburant. Le carburant sélectionné pour être utilisé pour des opérations au sol peut être optimisé pour des opérations au sol, dont certaines ou toutes peuvent avoir une demande de puissance relativement faible par rapport à une opération moyenne en vol, et dont certaines ou toutes peuvent être tenues par le règlement de respecter des critères d’émissions plus stricts.
Un premier réservoir de carburant du ou des plusieurs réservoirs agencés pour contenir un carburant d’aviation durable peut être plus petit que le ou les plusieurs autres réservoirs de carburant. Le premier réservoir de carburant peut être agencé pour être utilisé exclusivement pour des opérations au sol de l’aéronef. Cet agencement peut être tel que décrit par rapport aux seizième à vingtième aspects, ci-dessous. Le carburant dans le premier réservoir de carburant peut être sélectionné pour avoir un pouvoir calorifique inférieur à celui de tout carburant stocké dans un autre réservoir de carburant de la pluralité de réservoirs de carburant.
Le carburant d’aviation durable peut être utilisé pour alimenter toutes les opérations au sol de l’aéronef.
Selon un treizième aspect, un procédé de fonctionnement d’un aéronef comprenant un moteur à turbine à gaz et une pluralité de réservoirs de carburant agencés pour stocker du carburant pour alimenter le moteur à turbine à gaz est prévu, le procédé comprenant :
l’agencement d’au moins deux réservoirs de carburant de la pluralité de réservoirs de carburant pour stocker différents carburants, dans lequel un ou plusieurs réservoirs de la pluralité de réservoirs de carburant sont agencés pour contenir uniquement un carburant qui est un carburant d’aviation durable ;
la commande de l’alimentation en carburant de manière à n’utiliser que le carburant d’aviation durable lorsque l’aéronef effectue au moins la majorité des opérations au sol.
Le carburant F fourni à l’équipement de combustion 16 peut comprendre un carburant à base d’hydrocarbures fossiles, tel que le kérosène. Ainsi, le carburant F peut comprendre des molécules d’une ou plusieurs des familles chimiques des n-alcanes, des iso-alcanes, des cycloalcanes et des composés aromatiques. De plus ou en variante, le carburant F peut comprendre des hydrocarbures renouvelables produits à partir de ressources biologiques ou non biologiques, autrement appelés carburant d’aviation durable (SAF). Dans chacun des exemples fournis, le carburant F peut comprendre un ou plusieurs éléments de trace y compris, par exemple, le soufre, l’azote, l’oxygène, des matières inorganiques et des métaux.
Les performances fonctionnelles d’une composition donnée, ou d’un mélange de carburants à utiliser dans le cadre d’une mission donnée, peuvent être définies, au moins en partie, par la capacité du carburant à assurer le cycle de Brayton du moteur à turbine à gaz 10. Les paramètres définissant les performances fonctionnelles peuvent inclure, par exemple, l’énergie massique ; la densité d’énergie ; la stabilité thermique ; et les émissions contenant des matières particulaires. Une énergie massique relativement plus élevée (c’est-à-dire une énergie par unité de masse), exprimée en MJ/kg, peut réduire au moins partiellement le poids au décollage, assurant ainsi potentiellement une amélioration relative du rendement de carburant. Une densité d’énergie relativement plus élevée (c’est-à-dire une énergie par unité de volume), exprimée en MJ/L, peut réduire au moins partiellement le volume de carburant au décollage, ce qui peut être particulièrement important pour des missions à volume limité ou des opérations militaires impliquant un ravitaillement. Une stabilité thermique relativement plus élevée (c’est-à-dire la capacité à inhiber la dégradation ou la cokéfaction du carburant sous contrainte thermique) peut permettre au carburant de supporter des températures élevées dans le moteur et les injecteurs de carburant, assurant ainsi potentiellement des améliorations relatives du rendement de combustion. Des émissions réduites, contenant des matières particulaires, peuvent permettre de réduire la formation de traînée de condensation, tout en réduisant l’impact environnemental d’une mission donnée. D’autres propriétés du carburant peuvent également être déterminantes pour les performances fonctionnelles. Par exemple, un point de congélation (°C) relativement plus bas peut permettre à des missions à longue distance d’optimiser les profils de vol ; des concentrations minimales d’hydrocarbures aromatiques (%) peuvent assurer un gonflement suffisant de certains matériaux utilisés dans la construction de joints toriques et de joints d’étanchéité qui ont été précédemment exposés à des carburants à fortes teneurs en composés aromatiques ; et, une tension superficielle maximale (mN/m) peut assurer une rupture de pulvérisation et une atomisation suffisantes du carburant.
Le rapport du nombre d’atomes d’hydrogène sur le nombre d’atomes de carbone dans une molécule peut influencer l’énergie massique d’une composition ou d’un mélange de carburants donné(e). Les carburants ayant des rapports plus élevés d’atomes d’hydrogène sur atomes de carbone peuvent avoir des énergies spécifiques plus élevées en l’absence de contrainte de liaison. Par exemple, les carburants à base d’hydrocarbures fossiles peuvent comprendre des molécules ayant d’environ 7 à 18 carbones, une partie importante d’une composition donnée étant issue de molécules ayant 9 à 15 carbones, avec une moyenne de 12 carbones.
La norme D7566 de l’ASTM International (ASTM), Spécification standard pour le carburant de turbine d’aviation contenant des hydrocarbures synthétisés (ASTM 2019c), approuve un certain nombre de mélanges de carburant d’aviation durable comprenant entre 10% et 50% de carburant d’aviation durable (le reste comprenant un ou plusieurs carburants à base d’hydrocarbures fossiles, tels que le kérosène), avec d’autres compositions en attente d’approbation. Cependant, l’industrie aéronautique prévoit que des mélanges de carburant d’aviation durable comprenant jusqu’à (y compris) 100% de carburant d’aviation durable (SAF) seront finalement approuvés pour l’utilisation.
Les carburants d’aviation durables peuvent comprendre un ou plusieurs parmi des n-alcanes, des iso-alcanes, des cyclo-alcanes et des composés aromatiques, et peuvent être produits, par exemple, à partir d’un ou plusieurs parmi un gaz de synthèse (syngaz) ; des lipides (par exemple des matières grasses, des huiles et des graisses) ; des sucres ; et des alcools. Ainsi, les carburants d’aviation durables peuvent comprendre une teneur plus faible en hydrocarbures aromatiques et/ou en soufre, par rapport à des carburants à base d’hydrocarbures fossiles. De plus ou en variante, les carburants d’aviation durables peuvent comprendre une teneur plus élevée en iso-alcanes et/ou en cyclo-alcanes, par rapport à des carburants à base d’hydrocarbures fossiles. Ainsi, dans certains exemples, les carburants d’aviation durables peuvent comprendre une densité comprise entre 90% et 98% de celle du kérosène et/ou un pouvoir calorifique compris entre 101% et 105% de celui du kérosène.
En raison, au moins en partie, de la structure moléculaire des carburants d’aviation durables, les carburants d’aviation durables peuvent fournir des avantages comprenant, par exemple, un ou plusieurs parmi une densité d’énergie plus élevée ; une énergie massique plus élevée ; une capacité calorifique spécifique plus élevée ; une stabilité thermique plus élevée ; un pouvoir lubrifiant plus élevé ; une viscosité plus faible ; une tension superficielle plus faible ; un point de congélation plus bas ; des émissions de suies plus faibles ; et des émissions de CO2 plus faibles, par rapport à des carburants à base d’hydrocarbures fossiles (par exemple, lors de la combustion dans l’équipement de combustion 16). Par conséquent, par rapport à des carburants à base d’hydrocarbures fossiles, tels que le kérosène, les carburants d’aviation durables peuvent entraîner une diminution relative de la consommation spécifique de carburant et/ou une diminution relative des coûts de maintenance.
Comme le montrent les Figures 4 et 7, un aéronef 1 peut comprendre de multiples réservoirs de carburant 50, 53 ; par exemple un réservoir de carburant primaire 50 plus grand situé dans le fuselage d’aéronef, et un réservoir de carburant plus petit 53a, 53b situé dans chaque aile. Dans d’autres exemples, un aéronef 1 peut n’avoir qu’un seul réservoir de carburant 50, et/ou les réservoirs de carburant d’ailes 53 peuvent être plus grands que le réservoir de carburant central 50, ou aucun réservoir de carburant central ne peut être prévu (tout le carburant étant stocké dans ce cas dans les ailes de l’aéronef) - on comprendra que de nombreuses configurations de réservoir différentes sont envisagées et que les exemples illustrés sont fournis pour faciliter la description et ne sont pas destinés à être limitatifs.
La et la montrent un aéronef 1 avec un système de propulsion 2 comprenant deux moteurs à turbine à gaz 10. Les moteurs à turbine à gaz 10 sont alimentés en carburant à partir d’un circuit d’alimentation en carburant à bord de l’aéronef 1. Le circuit d’alimentation en carburant des exemples illustrés comprend une seule source de carburant.
Aux fins de la présente demande, le terme « source de carburant » signifie soit 1) un seul réservoir de carburant soit 2) une pluralité de réservoirs de carburant qui sont interconnectés fluidiquement. Chaque source de carburant est agencée pour fournir une source de carburant séparée, c’est-à-dire qu’une première source de carburant peut contenir un premier carburant ayant une caractéristique ou des caractéristiques différente(s) d’un deuxième carburant contenu dans une deuxième source de carburant. Les première et deuxième sources de carburant ne sont donc pas couplées fluidiquement l’une à l’autre de manière à séparer les différents carburants (au moins dans des conditions de fonctionnement normales).
Dans les présents exemples, la première (et, dans ces exemples, la seule) source de carburant comprend un réservoir de carburant central 50, situé principalement dans le fuselage de l’aéronef 1 et une pluralité de réservoirs de carburant d’ailes 53a, 53b, où au moins un réservoir de carburant d’aile est situé dans l’aile gauche et au moins un réservoir de carburant d’aile est situé dans l’aile droite pour l’équilibrage. Tous les réservoirs 50, 53 sont interconnectés fluidiquement dans l’exemple représenté, formant ainsi une seule source de carburant. Chacun du réservoir de carburant central 50 et des réservoirs de carburant d’ailes 53 peut comprendre une pluralité de réservoirs de carburant interconnectés fluidiquement.
Dans un autre exemple, les réservoirs de carburant d’ailes 53a, 53b peuvent ne pas être en communication fluidique avec le réservoir central 50, formant ainsi une deuxième source de carburant séparée. À des fins d’équilibrage, un ou plusieurs réservoirs de carburant dans l’aile gauche peuvent être en communication fluidique avec le ou les plusieurs réservoirs de carburant dans l’aile droite. Cela peut être réalisé par l’intermédiaire d’un réservoir de carburant central (si ce réservoir ne fait pas partie de l’autre source de carburant), ou en contournant le(s) réservoir(s) de carburant central/centraux, ou les deux (pour une flexibilité et une sécurité maximales).