INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un premier réservoir de carburant 52 de la pluralité de réservoirs de carburant 50, 52, 53 peut avoir une proportion plus élevée de carburant d’aviation durable (SAF) qu’un deuxième réservoir de carburant 50 de la pluralité de réservoirs de carburant et peut avoir un pouvoir calorifique supérieur à celui d’un carburant fossile, ou d’un mélange SAF-carburant fossile, dans un autre, deuxième, réservoir de carburant. Une plus grande quantité de carburant du deuxième réservoir 50 peut être utilisée en croisière et une plus grande quantité de carburant du premier réservoir 52 peut être utilisée à des points de fonctionnement à demandes de puissance plus élevées (par exemple, le décollage et la montée).
Dans d’autres exemples, le premier réservoir de carburant 52 peut contenir un carburant ayant un pouvoir calorifique inférieur à celui d’un autre réservoir 50. Une plus grande quantité de carburant du premier réservoir 52 peut être utilisée en croisière et une plus grande quantité de carburant du deuxième réservoir 50 peut être utilisée à des points de fonctionnement à demandes de puissance plus élevées (par exemple, le décollage et la montée).
Un réservoir de carburant 52 de la pluralité de réservoirs de carburant peut être agencé pour contenir uniquement un carburant qui est un carburant d’aviation durable (SAF) - ce réservoir peut contenir du SAF 100% pur, ou du SAF avec un ou plusieurs additifs, mais ne contient aucun carburant fossile. (Tel qu’utilisé ici, « SAF » désigne un carburant d’aviation durable pur, ne contenant aucun carburant d’origine fossile/pétrolière (mais éventuellement un ou plusieurs additifs, par exemple un inhibiteur de givrage) ; le terme « mélange SAF » ou « carburant mélangé » peut être utilisé pour un mélange comprenant à la fois un SAF et un carburant d’origine pétrolière.) Le SAF dans ce réservoir 52 peut être sélectionné de sorte que le système de propulsion 2 puisse fonctionner uniquement avec ce carburant (par exemple, pour des opérations au sol, ou en cas d’urgence en vol, ou si/lorsque le règlement sur le carburant change de sorte que le vol avec un carburant SAF seul soit généralement autorisé).
Dans de tels exemples, le réservoir de carburant 52 contenant uniquement le carburant d’aviation durable peut donc être agencé pour être utilisé pour alimenter l’aéronef 1 lorsque l’aéronef effectue des opérations au sol. Éventuellement, tout le carburant, ou au moins la majorité du carburant, utilisé pour des opérations au sol peut être agencé pour être prélevé dans le réservoir de carburant 52 contenant le carburant d’aviation durable, par exemple pour répondre aux exigences de l’aéroport en matière d’émissions et/ou d’utilisation de SAF. Un mélange de carburant SAF à % de SAF élevé peut être utilisé à la place du SAF dans d’autres mises en œuvre.
On comprendra que l’utilisation de SAF (seul ou dans un carburant mixte) peut assurer une réduction significative des émissions de matières particulaires non volatiles (nvPM) au ralenti - le pourcentage de réduction peut être supérieur à 90% dans ces conditions dans certains cas. On estime que le pourcentage de réduction des nvPM pour l’utilisation de SAF est plus important au ralenti qu’à des demandes de puissance élevées, car la création de suie (nvPM) est liée plus étroitement à la teneur en composés aromatiques du carburant dans ces conditions de faible puissance par rapport à des demandes de puissance plus élevées où d’autres mécanismes de formation de suie entrent en jeu - les SAF ont généralement une teneur en composés aromatiques inférieure à celle des carburants d’aviation dérivés du pétrole. En tant que tel, si une quantité totale du SAF est limitée, l’utilisation du SAF pour des opérations au sol/opérations autour de l’aéroport plutôt qu’ailleurs dans un cycle de vol peut assurer un avantage accru en termes de réduction de la production de nvPM. De plus, la qualité de l’air de l’aéroport peut être améliorée. De même, en vol, un avantage plus important de l’utilisation de SAF peut être trouvé si le SAF est utilisé pour des parties à faible puissance de l’enveloppe de vol.
Pour les mêmes raisons, un SAF peut être sélectionné pour être utilisé dans un groupe auxiliaire de puissance (APU) de l’aéronef 1 à la porte d’un aéroport.
Cependant, les SAF ont souvent un pouvoir calorifique supérieur à celui des carburéacteurs traditionnels - dans de tels cas, une commande différente de l’apport de carburant au moteur à turbine à gaz 10 peut donc être utilisée pour des opérations au sol (où les réductions de nvPM peuvent être prioritaires) par rapport à en vol (où l’adaptation du pouvoir calorifique à la poussée peut être prioritaire), si seule une quantité limitée de SAF est disponible. Dans les scénarios dans lesquels des carburants ayant des propriétés nvPM similaires mais des pouvoirs calorifiques différents sont disponibles à bord d’un aéronef 1, la même commande peut être utilisée tout au long du fonctionnement ; tant pour les opérations au sol qu’en vol.
Dans des exemples avec un réservoir de SAF uniquement 52, ce réservoir de carburant 52 peut être plus petit que le ou les plusieurs autres réservoirs de carburant 50, 53, par exemple, le premier réservoir de carburant 52 peut représenter 3% à 20%, et éventuellement 5% à 10% du volume de réservoir total disponible de l’aéronef 1. Éventuellement, ce réservoir 52 peut être agencé pour être utilisé exclusivement pour des opérations au sol de l’aéronef 1. Une sélection entre les autres réservoirs 50, 53 sur la base du pouvoir calorifique peut être ensuite effectuée en vol sur la base de la poussée du moteur.
Dans des mises en œuvre telles que celle représentée à la , dans laquelle un réservoir de compensation 52 est présent sur l’aéronef 1 et est utilisé comme étant le premier réservoir de carburant 52, le carburant serait aspiré du réservoir de compensation 52, dont la masse diminue donc en raison de la perte de carburant, lors des opérations au sol, par exemple les opérations au poste de stationnement, le réchauffement, et éventuellement lors d’un ou plusieurs parmi le roulage et le roulement au décollage. En particulier, si le réservoir de compensation 52 est rempli de SAF (ou d’un carburant mixte à % de SAF élevé), les avantages en termes de qualité de l’air obtenus en utilisant ce SAF du réservoir de compensation 52 pour l’APU 44 au poste de stationnement peuvent être obtenus, et ce SAF peut en outre être utilisé pour les moteurs à turbine à gaz principaux 10 pendant le réchauffement, le roulage, le décollage et éventuellement une partie de la montée (éventuellement en mélange avec un autre carburant), jusqu’à ce que le réservoir de compensation 52 soit vide. Dans certains cas, la quantité de carburant dans le réservoir de compensation 52 peut être sélectionnée de sorte que le réservoir de compensation 52 soit au moins sensiblement vide au décollage, de sorte qu’il puisse être (partiellement) rempli pendant la montée, afin de permettre son utilisation pour compenser l’aéronef 1 même pendant la montée. Dans d’autres exemples, il peut être utilisé pour compenser l’aéronef 1 seulement plus tard dans le vol. Du carburant provenant d’une source de carburant différente 50, 53 peut être utilisé par la suite. De telles mises en œuvre peuvent être particulièrement utiles lorsque l’aéronef 1 effectue des missions vers la limite de sa capacité charge utile-distance franchissable ; permettant à tous les réservoirs de carburant d’être initialement remplis au maximum de leur capacité tout en assurant la capacité de réservoir de compensation rapidement après le décollage/avant l’utilisation habituelle du réservoir de compensation 52.
Ainsi, au moment où l’aéronef 1 est en vol, le premier réservoir de carburant 52 serait relativement léger, sinon complètement vide, et n’affecte pas le centre de masse de manière significative. Le premier réservoir de carburant 52 est donc disponible pour une utilisation normale en tant que réservoir de compensation 52 pour au moins la partie croisière du vol - le carburant d’une ou plusieurs des autres sources de carburant 50, 53 peut être pompé dans le réservoir lorsqu’il est prêt à réduire la résistance pendant la croisière, et éventuellement également pendant la montée (après avoir au moins sensiblement vidé le premier réservoir de carburant 52 au plus tard à mi-chemin de la montée).
Selon un huitième aspect, un système de propulsion pour un aéronef est prévu, lequel système comprend :
Le procédé 2081 comprend en outre la fourniture 2085 d’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 utiliser uniquement le carburant du premier réservoir de carburant 52 pour alimenter au moins la majorité des opérations au sol de l’aéronef. Le dispositif de gestion de carburant 214 peut également être agencé pour stocker des informations sur le carburant contenu dans chaque réservoir de carburant 50, 52, 53, et/ou un identifiant pour chaque réservoir pour indiquer son utilisation prévue.
Les fonctions de stockage et de commande peuvent être assurées par des entités distinctes ou par la même entité ; on comprendra que le dispositif de gestion de carburant 214 peut donc être un système distribué ou une unité ou un module unique, comme décrit ci-dessus. L’étape de fourniture 2085 du dispositif de gestion de carburant 214 peut comprendre l’installation ou consister à installer un logiciel dans une mémoire existante, à exécuter en utilisant des systèmes existants, dans certains exemples. Dans d’autres exemples, une nouvelle unité physique ou un nouveau module physique peut être monté(e) sur le système de propulsion 2 (ou un autre système d’alimentation 4), comprenant éventuellement un ou plusieurs régulateurs de débit 216 et/ou des sections de conduite de carburant de remplacement, le cas échéant pour obtenir la commande de débit et de mélange de carburants souhaitée.
Dans certains exemples, le dispositif de gestion de carburant 214 peut en outre être agencé pour assurer d’autres fonctions, par exemple, le dispositif de gestion de carburant 214 peut en outre être agencé pour commander l’apport de carburant au moteur à turbine à gaz 10 en vol en sélectionnant un carburant spécifique ou une combinaison de carburants à partir d’un ou plusieurs de la pluralité de réservoirs de carburant 50, 53 sur la base d’une demande de poussée du moteur à turbine à gaz 10 de sorte qu’un carburant ayant un pouvoir calorifique inférieur soit fourni au moteur à turbine à gaz 10 à une demande de poussée inférieure, et inversement. On comprendra que la demande de poussée peut être déterminée en utilisant une ou plusieurs approches connues dans l’art, par exemple sur la base du débit de carburant et/ou de l’angle de la manette des gaz dans le cockpit, ou d’un ou plusieurs autres réglages du pilote, et éventuellement en tenant compte de la densité de l’air extérieur, ou d’un indicateur indirect de celle-ci tel que l’altitude, la température ambiante et/ou la pression. Les exemples actuellement décrits peuvent donc être utilisés conjointement avec les exemples décrits ci-dessus.
Les inventeurs ont également apprécié que, bien que l’utilisation de SAF puisse offrir des avantages sur de nombreuses parties de l’enveloppe de vol, le démarrage initial du moteur (c’est-à-dire à partir du moment où le moteur est « froid »/ne fonctionne pas pendant qu’un aéronef 1 est stationné) peut être affecté par certaines propriétés de certains types de SAF, telles que la viscosité potentiellement accrue et/ou le pouvoir lubrifiant inférieur du SAF par rapport à des carburants plus traditionnels d’origine fossile. Les changements de commande du circuit de carburant de l’aéronef peuvent donc permettre de tirer parti des avantages techniques et environnementaux du SAF sans compromettre l’opération de démarrage. En particulier, l’utilisation d’une courte « rafale » d’un carburant à base d’hydrocarbures fossiles, tel que le Jet A, le Jet A-1, ou un autre carburant optimisé pour une utilisation dans des conditions de démarrage à froid/démarrage (SAF ou autre), pour le démarrage - avant de commuter vers un carburant SAF (ou vers un carburant SAF différent) peut assurer un démarrage en douceur tout en permettant l’obtention des avantages du SAF par la suite. Plus généralement, quel que soit le carburant qui doit être utilisé plus tard en fonctionnement, un carburant optimisé pour le démarrage peut être utilisé initialement - un tel carburant peut avoir une température de congélation inférieure et/ou une viscosité inférieure, à une température donnée, à celle(s) d’autres carburants à bord de l’aéronef 1.
Bien qu’il soit apprécié qu’un carburant synthétique puisse être fabriqué pour imiter exactement un carburant kérosène traditionnel, une ou plusieurs caractéristiques de carburant d’un SAF stocké à bord de l’aéronef 1 peuvent différer des caractéristiques de carburant du ou des plusieurs autres carburants d’origine fossile stockés à bord de l’aéronef, dans d’autres réservoirs. En particulier, la viscosité des SAF peut être supérieure, à une température donnée, à celle d’un carburant traditionnel d’origine fossile, et diminuer avec l’augmentation de la température. Ainsi, une fois que le moteur s’est réchauffé, un tel carburant aura une viscosité améliorée pour l’utilisation en raison de l’augmentation de la température.
Un carburant optimisé pour le démarrage - par exemple ayant un pouvoir lubrifiant supérieur, à une température donnée, et/ou une capacité calorifique inférieure - peut donc être sélectionné, ce qui peut être particulièrement avantageux pour des conditions de démarrage à froid, indépendamment du fait qu’un carburant ou que tous les carburants transportés soient ou comprennent du SAF. Le carburant optimisé pour le démarrage peut ou non être certifié pour une utilisation en vol – il peut être dédié à une utilisation au démarrage.
Une première source de carburant et une deuxième source de carburant peuvent donc être utilisées, fournissant des premier et deuxième carburants différents. Le deuxième carburant peut être sélectionné pour avoir des caractéristiques améliorées en ce qui concerne l’opération de démarrage. Dans certains cas, le premier carburant peut être un carburant d’aviation durable et le deuxième carburant peut être d’origine fossile ; cependant, cette option n’est pas destinée à être limitative.
Dans les présents exemples, décrits par rapport aux Figures 14 et 18, la première source de carburant est le premier réservoir de carburant 52. Dans d’autres exemples, la première source de carburant peut comprendre de multiples réservoirs reliés entre eux. Dans certains exemples, le premier réservoir de carburant 52 est agencé pour contenir uniquement un carburant qui est un carburant d’aviation durable pur (SAF), c’est-à-dire 100% d’origine durable et non dérivé du kérosène/d’origine fossile. Dans d’autres exemples, de multiples réservoirs de carburant d’une pluralité de réservoirs de carburant peuvent tous contenir du SAF - l’un quelconque du sous-ensemble de réservoirs de carburant contenant du SAF peut donc être utilisé pour fournir du SAF, ou le premier réservoir de carburant 52 peut contenir un mélange de SAF ou un carburant d’origine fossile ; on comprendra que l’exemple d’un seul réservoir de carburant 52 contenant du SAF est décrit ici uniquement à titre d’exemple non limitatif. Dans les présents exemples, décrits par rapport aux Figures 14 et 18, la deuxième source de carburant est ou comprend le deuxième réservoir de carburant 50. Le deuxième réservoir de carburant 50 est agencé pour contenir uniquement un carburant qui est sélectionné pour des propriétés de démarrage améliorées, et qui peut être d’origine fossile/à base de pétrole. Encore une fois, on comprendra que ces agencements sont décrits à titre d’exemple uniquement, et ne sont pas destinés à être limitatifs.
Dans certaines mises en œuvre, le premier réservoir de carburant 52 et le deuxième réservoir de carburant 50 peuvent être utilisés pour fournir du carburant à la fois au(x) moteur(s) à turbine à gaz principal/principaux 10 et à l’APU 44. Dans d’autres mises en œuvre, l’un ou les deux réservoirs 50, 52 peuvent être utilisés pour fournir du carburant au(x) moteur(s) à turbine à gaz principal/principaux (propulsif(s)) 10 ou à l’APU 44, mais pas aux deux - d’autres réservoirs de carburant peuvent être prévus pour fournir du carburant au(x) autre(s) moteur(s) à turbine à gaz 10, 44 dans de telles mises en œuvre.
Dans certains des exemples décrits, tout le carburant utilisé pour les opérations au sol, à l’exception de celui utilisé pour le démarrage initial, est un carburant d’aviation durable ou un mélange à % de SAF élevé, et tout autre carburant utilisé pour les opérations au sol est donc prélevé dans le premier réservoir de carburant 52 contenant le carburant d’aviation durable ou le mélange à % de SAF élevé (dans les exemples avec de multiples réservoirs contenant du SAF, un ou plusieurs de ces réservoirs peuvent être utilisés, selon le cas). Le carburant utilisé pour le démarrage peut être un SAF ou un mélange de SAF dans certains cas.
Un dispositif de gestion de carburant 214 tel que décrit ci-dessus peut être agencé pour commander l’apport de carburant au(x) moteur(s) à turbine à gaz 10, 44 afin de prélever du carburant dans le deuxième réservoir de carburant 50 au démarrage, et puis commuter vers un autre réservoir de carburant 52.
Un SAF ou un mélange à % de SAF élevé peut donc être utilisé lorsque l’aéronef effectue au moins la majorité des opérations au sol (telles que définies ci-dessus), ce qui permet éventuellement d’obtenir un ou plusieurs des avantages décrits ci-dessus (par exemple, la réduction de nvPM), que le carburant utilisé pour le démarrage initial du moteur soit ou non un SAF. Dans certaines mises en œuvre, les SAF ou les mélanges de SAF peuvent être utilisés pour la majorité, ou la totalité, des opérations de l’aéronef, à la fois au sol et en vol.
Bien que les Figures 14 et 18 montrent le deuxième réservoir de carburant 50 comme étant relativement grand, dans certaines mises en œuvre, le deuxième réservoir de carburant 50 peut être plus petit que le ou les plusieurs autres réservoirs de carburant 52, 53. Par exemple, le premier réservoir de carburant 50 peut représenter 1% ou 2% à 15%, et éventuellement 3% à 5%, du volume de réservoir total disponible de l’aéronef 1. Éventuellement, ce réservoir 50 peut être agencé pour être utilisé exclusivement pour le démarrage du moteur. Un carburant optimisé pour une utilisation au démarrage, même au détriment des performances en utilisation normale, peut donc être sélectionné comme deuxième carburant.
Chaque réservoir de carburant 50, 52 à bord de l’aéronef 1 peut être agencé pour contenir un carburant de type différent (par exemple, un carburant d’origine pétrolière ou un SAF, ou différentes variétés de SAF), et certains réservoirs peuvent contenir des carburants mélangés avec une proportion d’un carburant d’aviation durable mélangé à un carburéacteur traditionnel ou à un autre carburant d’origine pétrolière. Au moins un réservoir 52 peut contenir du SAF - c’est-à-dire purement un carburant d’aviation durable, et non un mélange, dans certains exemples. Au moins un réservoir 50 contient un carburant optimisé pour le démarrage, qui peut être ou non un carburant fossile.
Régime totalement isolé
Dans un mode de réalisation, le système SYS comprend un couple CP de boites quantiques QD comprenant une première boite quantique QD1 et une deuxième boite quantique QD2 ainsi qu’un nombre fixe de particules chargées PC, la première boite quantique QD1 correspondant au premier sous-système et la deuxième boite quantique QD2 correspondant au deuxième sous-système. Dans ce mode de réalisation, le régime isolé associé au point de fonctionnement de lecture P iso est le régime totalement isolé.
Procédé de détermination d’un point de fonctionnement de conversion spin/charge optimal
Afin de pouvoir accéder à l’état de spin des particules chargées PC au sein d’un système SYS selon l’invention, il est connu d’avoir recours à une étape de conversion spin/charge. Cette conversion se fait généralement à l’aide d’un point de fonctionnement, appelé dans la suite point de fonctionnement de conversion.
Or, comme déjà mentionné dans le cas du point de fonctionnement de lecture, dans l’état de la technique, la position du point de fonctionnement de lecture est souvent liée au point de fonctionnement de conversion spin/charge. Aussi, il est en pratique impossible de caractériser chacun des points de fonctionnement de conversion.
En revanche, en utilisant un régime d’isolement total pour lequel l’état de charge est pratiquement garanti de ne pas changer sur la durée de référence considérée, il est possible d’utiliser le même point de fonctionnement de lecture quel que soit le point de fonctionnement de conversion spin/charge considéré. Il devient alors possible d’optimiser ce point de fonctionnement de conversion spin/charge, par exemple en déterminant le point de fonctionnement de conversion spin/charge permettant d’optimiser la différence du signal mesuré pour deux états de spin différents.
A cette fin, un quatrième aspect de l’invention illustré à la concerne un procédé 400 de détermination d’un point de fonctionnement de conversion spin/charge optimal. Cependant, avant de détailler le procédé 400 en question, il convient de préciser la notion de bases propre dans le cadre du système SYS selon l’invention. Pour rappel, cette notion est bien connue de la personne du métier.
B ases propres des états de spin de deux particules chargées
Lorsque l’on cherche à caractériser l’état de spin d’un système, il est nécessaire d’avoir recours à une base qu’il est possible de choisir de manière arbitraire. Cependant, pour un point de fonctionnement donné, parmi l’infinité de bases possibles, il est possible d’identifier une base particulière, dite base propre. Les notions de vecteurs propres et de base propre sont des notions bien connues de la personne du domaine et ne seront donc pas détaillées ici.
Dans le système SYS selon l’invention, il est possible d’identifier deux bases propres en fonction du régime de fonctionnement et de l’état de charge du couple CP de boites quantiques QD. Lorsque le système SYS est dans le régime totalement isolé et que chaque boite quantique contient une particules chargées (autrement dit chaque particule chargée est dans une boite quantique et les boites quantiques ne sont pas couplées), la base propre permettant de décrire l’état de spin de deux particules chargées est la base (u,d),(d,u),(u,u) et (d,d) où « d » signifie « spin down » et « u » signifie « spin up ». Lorsque les deux particules chargées PC sont dans la même boite quantique QD1,QD2 ou que le système SYS est dans le régime partiellement isolé (autrement dit chaque particule chargée PC est dans une boite quantique QD1,QD2 et les boites quantiques QD1,QD2 sont fortement couplées), la base propre permettant de décrire l’état de spin de deux particules chargées PC est la base S, T-, T0, T+ déjà introduite.
Initialisation de l’état de sp in à l’état singulet
Le procédé 400 selon l’invention comprend une étape 4E1 d’initialisation du système dans l’état de spin singulet S à l’aide d’un point de fonctionnement associé au chargement d’un état singulet dans le couple CP de boites quantiques QD, le point de fonctionnement à l’issue de l’initialisation étant associé à un premier état de charge.
Dans un mode de réalisation, le point de fonctionnement associé au chargement de deux particules chargées PC dans un état singulet S est connu et peut avoir été déterminé à l’aide d’un procédé 200 selon l’invention ou tout autre procédé.
Un exemple de réalisation de cette étape d’initialisation est illustré à la . Dans cet exemple, le premier état de charge est l’état de charge (1,1). Cependant, à l’issue du chargement de l’état singulet, le système est dans un deuxième état de charge différent du premier état de charge, ici l’état de charge (2,0). Le trajet illustré à la vise donc à passer d’un état de spin singulet et un état de charge (2,0) à un état de spin singulet et un état de charge (1,1).