INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le système de détermination d'attribution de carburant à l'échelle de la flotte 5100 comprend généralement un module d'obtention d'attribution de carburant proposée initiale 5102, un module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 et un module de détermination d'attribution de carburant à l'échelle de la flotte 5106. Ces modules peuvent réaliser l’une quelconque des étapes définies ci-dessus en ce qui concerne le procédé 4090 de détermination d'une attribution de carburant à l'échelle de la flotte.
Le module d'obtention d'attribution de carburant proposée initiale 5102 est configuré pour obtenir une attribution de carburant proposée initiale pour chaque mission de la pluralité de missions. Comme indiqué ci-dessus, cela peut former le point de départ de l'optimisation à l'échelle de la flotte. Le module d'optimisation 5104 à l'échelle de la flotte est configuré pour réaliser une optimisation à l'échelle de la flotte dans laquelle l'attribution de carburant proposée de chaque mission de la pluralité de missions est modifiée dans les contraintes du carburant par défaut et/ou non par défaut disponible total provenant de la source de carburant pour réduire au minimum une somme des paramètres d'impact des nvPM par mission sur la totalité de la pluralité de missions. Chaque mission de la pluralité de missions peut être associée à un paramètre d'impact des nvPM par mission déterminé selon l'utilisation de carburant proposée telle que décrite ci-dessus.
Le module de détermination d'attribution de carburant à l'échelle de la flotte 5106 est configuré pour déterminer l'attribution de carburant à l'échelle de la flotte pour la pluralité de missions en fonction de l'optimisation à l'échelle de la flotte.
Comme indiqué ci-dessus, le carburant non par défaut est associé à un niveau de production de nvPM qui est inférieur à celui du carburant par défaut. Le carburant non par défaut est formé à partir d'un mélange d'un premier carburant ayant une première caractéristique de carburant et d'un second carburant ayant une seconde caractéristique de carburant, différente de la première. Plus particulièrement, les première et seconde caractéristiques de carburant peuvent être un pourcentage de SAF au sein du carburant respectif, et dans lequel le carburant non par défaut est un carburant riche en SAF et le carburant par défaut est un carburant pauvre en SAF.
Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte peut être configuré pour réaliser l'optimisation à l'échelle de la flotte comme indiqué ci-dessus. Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 est par conséquent configuré pour réaliser les étapes suivantes :
Le système de propulsion est agencé de telle sorte que :
le rapport de déversement de changement de carburant (sans dimension), R d , de :
X peut être supérieur à 50, de telle sorte que le carburant apporté à la chambre de combustion est supérieur à 50 % de SAF.
On aura à l’esprit que différents réservoirs peuvent contenir des carburants avec un %SAF différent.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que, pour un moteur avec une poussée maximale au décollage dans la plage allant de 400 kN à 500 kN, R d est dans la plage suivante en croisière :
et éventuellement dans la plage :
où Q (débit de carburant) est mesuré en litres par seconde, PC (pouvoir calorifique) en MJ/kg, et ρ (densité) en kg par litre, avec les indices K et F utilisés pour le kérosène et le carburant de mélange SAF ou SAF, respectivement.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que, pour un moteur avec une poussée maximale au décollage dans la plage allant de 300 kN à 350 kN, R d est dans la plage suivante en croisière :
où, comme ci-dessus, Q est mesuré en litres par seconde, PC en MJ/kg, et ρ en kg par litre.
La proportion SAF (X%) peut être gravimétrique.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que .
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que . Il peut s’agir de lorsque la proportion SAF est supérieure ou égale à 75 %.
En plus de considérer des propriétés de carburant, R d peut varier en fonction d’une ou plusieurs parmi la température ambiante, l’altitude, et le stade de croisière.
Dans cet exemple, la composition de carburant riche en SAF sera déterminée par les facteurs suivants :
b) l'exigence de carburant totale pour les injecteurs de carburant pilotes pendant un fonctionnement à injection pilote seule pour tout le vol (calculée selon des procédés connus de l'homme du métier) ; et
Le pourcentage de SAF souhaité dans la composition du carburant riche en SAF est alors calculé simplement par 100 % fois le facteur a) divisé par le facteur b), sous réserve d'une valeur maximale admissible qui est le minimum des diverses limites potentielles identifiées dans le facteur c). Un ajustement peut être nécessaire pour prendre en compte les différentes densités énergétiques volumétriques du SAF et du kérosène fossile, selon des procédés connus de l'homme du métier.
La composition de carburant pauvre en SAF peut être déterminée en utilisant le même procédé et les mêmes contraintes que pour l'exemple décrit en liaison avec les Figures 9, 10 et 11, contraint en outre par n'importe quelles limites pratiques liées aux injecteurs de carburant pilotes 313 si nécessaire.
La illustre la dépendance du nombre de nvPM par rapport au débit de carburant W F pour le régulateur de distribution de carburant de la (ligne pointillée) comparativement à la dépendance correspondante pour une composition de carburant par défaut telle que du kérosène fossile (ligne pleine). Dans cette illustration on suppose que la composition de carburant riche en SAF correspond à la composition de carburant B de la et que la composition de carburant pauvre en SAF correspond à la composition de carburant par défaut.
Comme on peut le voir à la , pour une quantité fixe de SAF attribuée à un vol individuel, le régulateur de distribution de carburant 316 de la permet à la composition de carburant riche en SAF d'avoir un pourcentage de teneur en SAF plus élevé comparativement à l'exemple de la , en raison d'une utilisation plus restreinte de la composition de carburant riche en SAF par rapport à un fonctionnement à injection pilote seule. Par conséquent, le SAF est plus efficacement rendu prioritaire vers une région de fonctionnement dans laquelle la réduction avantageuse des nvPM est plus importante.
Comme pour l'exemple des Figures 9, 10 et 11, des capacités de réservoir de carburant peuvent empêcher le fonctionnement selon l'exemple de la pour certains vols, car il peut être difficile de faire correspondre les volumes des différents réservoirs de carburant avec les volumes requis des compositions de carburant riches en SAF et pauvres en SAF.
La illustre un procédé de fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz 10 qui peut être mis en œuvre en utilisant le système de chambre de combustion étagée de la . Des étapes de procédé communes au procédé de la sont marquées en ce sens. Dans cet exemple, la régulation 4002 de la distribution de carburant comprend le basculement 4006 de la distribution du carburant aux injecteurs de carburant pilotes 313 entre la première source de carburant 302 et la seconde source de carburant 304 au point d'étagement SP. L’une quelconque des caractéristiques décrites ci-dessus en liaison avec la peut être incorporée dans le procédé de la , même si elles ne sont pas répétées ici.
Figures 15 et 16
Le régulateur de distribution de carburant de la peut dans certains exemples être conçu pour basculer de nouveau la distribution de carburant aux injecteurs de carburant pilotes 313 entre la première source de carburant 302 et la seconde source de carburant 304 à un point seuil TP au sein de la plage de fonctionnement à injection pilote seule. Le carburant provenant de la seconde source de carburant 304 peut être distribué aux injecteurs de carburant pilotes 313 à des débits de carburant inférieurs au point seuil, le carburant provenant de la première source de carburant 302 distribué aux injecteurs de carburant pilotes 313 à des débits de carburant entre le seuil et la frontière de la plage de fonctionnement à injection pilote seule (point d'étagement), et le carburant provenant de la seconde source de carburant 304 peut être distribué aux injecteurs de carburant pilotes 313 à des débits de carburant au-dessus de la frontière. Les injecteurs de carburant principaux 314 peuvent être alimentés en carburant provenant de la seconde source de carburant 304 à tout moment.
De manière similaire aux exemples décrits précédemment, le premier carburant contenu dans la première source de carburant 302 peut être un carburant associé à un faible niveau de nvPM tel qu'un carburant riche en SAF, tandis que le second carburant contenu dans la seconde source de carburant 304 peut être associé à un niveau élevé de nvPM tel que du carburant pauvre en SAF. Lorsque la chambre de combustion 16 fonctionne en mode à injection pilote seule près du point d'étagement SP (tel que déterminé par la position du seuil), les injecteurs de carburant pilotes 313 sont alimentés avec la composition de carburant riche en SAF. Dans tous les autres cas les injecteurs de carburant pilotes 313 sont alimentés avec une composition de carburant pauvre en SAF.
Cet exemple peut fournir une utilisation encore plus efficace du SAF et peut être encore avantageux par rapport à des exemples où un basculement se produit uniquement au niveau du point d'étagement SP dans les cas où le pourcentage de SAF dans la composition de carburant riche en SAF du deuxième exemple est limité par la disponibilité du SAF plutôt que par les limites de certification du moteur. Le présent exemple dans lequel deux points de basculement sont prévus peut également surmonter des difficultés avec des discordances potentielles entre les capacités de réservoirs de carburant individuels et les volumes requis de compositions de carburant riches en SAF et pauvres en SAF.
La position du seuil de basculement TP peut être déterminée selon un ou plusieurs facteurs différents de sorte que le basculement se produit « près » du point d'étagement SP. Par exemple, le seuil peut être :
a) un premier débit de carburant seuil auquel la production de nvPM par le moteur à turbine à gaz 10 passe une quantité seuil des nvPM produites par le moteur à turbine à gaz pendant un fonctionnement dans lequel les injecteurs de carburant pilotes 313 reçoivent du carburant ayant la seconde caractéristique de carburant. Par exemple, le seuil peut être défini comme un fonctionnement en mode à injection pilote seule à un débit de carburant qui, pour une composition de carburant par défaut telle que le kérosène fossile, correspondrait à des émissions de suie dépassant un seuil. Les émissions de suie ou les nvPM produites par le moteur à turbine à gaz peuvent être définies soit en tant que nombre de particules de suie émises par unité de masse de carburant (à savoir, un indice d'émission en nombre), soit en tant que nombre de particules de suie émises par unité de temps (c'est-à-dire, en tenant compte également du débit de carburant), soit en tant que nombre de particules de suie émises par unité de distance de vol (c'est-à-dire en tenant compte également de la vitesse de l'aéronef).
i) la réalisation d'une optimisation en boucle externe dans laquelle l'attribution de carburant d'une ou plusieurs des missions est modifiée pour réduire la somme des paramètres d'impact des nvPM par mission de la pluralité de missions ; et
ii) la réalisation d'une optimisation en boucle interne dans laquelle l'utilisation de carburant pour chacune des missions est obtenue en fonction des contraintes de l'attribution de carburant modifiée pour déterminer une nouvelle utilisation de carburant proposée pour chaque mission de la pluralité de missions
Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 peut être configuré pour répéter les étapes i) et ii) jusqu'à ce qu'une utilisation optimisée de carburant pour chaque mission de la pluralité de missions soit déterminée ce qui correspond à une somme réduite au minimum des paramètres d'impact des nvPM par mission. Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 peut être configuré pour réaliser l'optimisation en boucle interne en obtenant une solution préalablement préparée pour l'utilisation de carburant pour une mission respective. Ceci peut être obtenu en utilisant des informations déjà accessibles par le système 5100, telles que celles mémorisées dans une mémoire locale ou distante.
Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 peut être configuré pour obtenir l'attribution de carburant pour chaque mission de la pluralité de missions en obtenant une utilisation optimisée de carburant pour la mission respective définissant de quelle façon le carburant doit être utilisé pour une mission respective afin de réduire au minimum le paramètre d'impact des nvPM par mission pour cette mission.
Le module d'optimisation à l'échelle de la flotte 5104 peut être configuré pour obtenir l'utilisation optimisée de carburant pour chaque mission en effectuant une optimisation par mission comme indiqué ci-dessus. Pour effectuer l'optimisation par mission, le module d'optimisation à l'échelle de la flotte peut réaliser les étapes illustrées à la , ou comme indiqué dans l'un quelconque des exemples ci-dessus. Les détails de l'optimisation par mission ne seront donc pas répétés ici. D'autres techniques d'optimisation peuvent être utilisées, telles que l'une quelconque de celles décrites ici.
L’une quelconque des caractéristiques décrites ci-dessus en liaison avec les exemples du procédé 4090 de détermination d'une attribution de carburant à l'échelle de la flotte peut être effectuée par les modules du système 5100. Ces caractéristiques ne seront donc pas à nouveau décrites ici.
Les modules informatiques, les systèmes et les étapes de procédé mises en œuvre par ordinateur décrits ici peuvent être mis en œuvre dans un logiciel exécuté par un processeur, un matériel ou une combinaison des deux. Dans certains modes de réalisation, les modules, systèmes et étapes de procédé décrits ici peuvent être mis en œuvre par un ou plusieurs dispositifs informatiques. Un tel dispositif informatique 6000 est illustré à la , qui comporte un ou plusieurs processeurs 6002, des interfaces d'entrée/sortie 6004 et une mémoire 6006. La mémoire peut comprendre une mémoire lisible par ordinateur ou machine formant un support lisible par ordinateur/machine. L'homme du métier appréciera que la mémoire peut être fournie par une diversité de composants incluant une mémoire volatile, un disque dur, une mémoire non volatile, etc. Les interfaces d'entrée/sortie peuvent permettre que des informations telles qu'une description de mission proposée soient obtenues à partir d'une source externe, et peuvent permettre qu'une attribution de carburant calculée ou des paramètres d'utilisation soient sortis vers un autre dispositif (par exemple vers un système de chargement de carburant de sorte que le système de chargement de carburant peut être commandé en ce sens), ou soient sortis vers un utilisateur.
La mémoire peut stocker un ensemble d'instructions, structures de données, modules de programme ou autres données lisibles par ordinateur. Le support lisible par ordinateur peut ne pas inclure de support temporaire lisible par ordinateur (support transitoire), tel qu'un signal de données modulé et une onde porteuse.
L'homme du métier comprendra que les modules et systèmes informatiques décrits ici en tant que composants individuels ne peuvent pas être physiquement séparés les uns des autres, et peuvent être situés à un seul emplacement ou peuvent être répartis entre plusieurs composants en réseau. Dans certains modes de réalisation, la fonctionnalité des modules/systèmes décrits ici peut être divisée différemment entre les modules/systèmes, ou d'autres modules/systèmes prévus pour réaliser l'une quelconque des fonctions décrites ici.
Selon un aspect de la présente demande, l'invention concerne un support lisible par ordinateur/ordinateur ou un produit programme informatique contenant des instructions qui, lorsqu'elles sont lues par une machine ou un ordinateur, amènent l'un quelconque des procédés mis en œuvre par ordinateur, ou des parties de ceux-ci, décrit(e)s ou revendiqué(e)s ici à être mis(es) en œuvre.
Le support lisible par machine peut être l'un quelconque des éléments suivants ; un DVD de ROM/RAM (y compris -R/-RW ou +R/+RW) ; un disque dur ; une mémoire (y compris une clé USB ; une carte SD ; une carte flash compacte ou similaire) ; un signal transmis (incluant un téléchargement Internet, un transfert de fichier ftp ou similaire) ; un fil ; etc. Le support lisible par machine peut être un support non transitoire lisible par ordinateur.
On comprendra que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que diverses modifications et améliorations peuvent être apportées sans sortir des concepts décrits ici. Sauf lorsqu'elles sont réciproquement exclusives, l’une quelconque des caractéristiques peut être utilisée séparément ou en association avec de quelconques autres caractéristiques et la description s'étend à et inclut toutes les combinaisons et sous-combinaisons d'une ou plusieurs caractéristiques décrites ici.
Procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz La présente invention concerne un moteur à turbine à gaz pour un aéronef, et un procédé de fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz pour un aéronef. La présente description concerne en outre un procédé mis en œuvre par ordinateur pour déterminer un ou plusieurs paramètres de chargement de carburant pour un aéronef, un système de détermination de paramètres de chargement de carburant, un procédé de détermination d'une attribution de carburant à l'échelle de la flotte pour une pluralité de missions, et un système de détermination d'attribution de carburant à l'échelle de la flotte. La présente invention concerne en outre un procédé de chargement de carburant sur l'aéronef, et sur une pluralité d'aéronefs réalisant la pluralité de missions.
Dans le secteur de l'aviation, on s'attend à une tendance à l'utilisation de carburants différents des carburéacteurs traditionnels à base de kérosène généralement utilisés actuellement.
Selon un premier aspect, un moteur à turbine à gaz pour un aéronef est fourni, comprenant :
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que R d diminue de moins de 0,15 % entre le début et la fin de la croisière, pour une température et une altitude constantes.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que R d diminue d’au moins 0,11 % lorsque l’altitude augmente d’au moins 600 m.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que R d est inférieur ou égal à 1,04.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que R d est supérieur ou égal à 1,003.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé de telle sorte que R d est supérieur ou égal à 1,014.
Selon un onzième aspect, il est fourni un procédé d’opération d’un aéronef comprenant un système de propulsion, le système de propulsion comprenant un moteur à turbine à gaz comportant une chambre de combustion, et au moins un réservoir de carburant agencé pour stocker du carburant pour alimenter le moteur à turbine à gaz, dans lequel le carburant stocké comprend au moins une proportion d’un carburant aviation durable – SAF – ayant une densité comprise entre 90 % et 98 % de la densité, ρ K , de kérosène et un pouvoir calorifique compris entre 101 % et 105 % le pouvoir calorifique PC K , de kérosène, le moteur à turbine à gaz comprenant une pompe à carburant agencée pour apporter un carburant d’un ou plusieurs des réservoirs de carburant à la chambre de combustion à un débit d’énergie, C, la pompe à carburant ayant une admission agencée pour recevoir du carburant de l’un ou plusieurs réservoirs de carburant et une évacuation agencée pour délivrer en sortie du carburant à un débit volumétrique de sortie de pompe, Q, une proportion du carburant délivré en sortie étant fournie à la chambre de combustion et le reste étant remis en circulation, le pourcentage de carburant traversant la pompe qui est remis en circulation étant appelé un pourcentage de déversement, le procédé comprenant :
l’apport d’un carburant d’un ou plusieurs des réservoirs de carburant au moteur à turbine à gaz, le carburant apporté au moteur à turbine à gaz comprenant X % de SAF, où X % est dans la plage allant de 5 % à 100 %, avec un quelconque reste du carburant étant du kérosène, et dans lequel le carburant a une densité, ρ F , et un pouvoir calorifique PC F ; et
la commande du système de propulsion de telle sorte que :
Le procédé peut comprendre la commande du système de propulsion de telle sorte que l’une quelconque des conditions relatives à R d telles que décrites ci-dessus pour les neuvième et dixième aspects s’appliquent.
X % peut être dans la plage allant de 50 % et 100 %.
Selon un douzième aspect, il est fourni un procédé d’opération d’un aéronef comprenant un système de propulsion comprenant un moteur à turbine à gaz et un ou plusieurs réservoirs de carburant agencés pour contenir du carburant pour alimenter le moteur à turbine à gaz, un ou plusieurs des réservoirs contenant au moins une proportion d’un carburant aviation durable – SAF – ayant une densité comprise entre 90 % et 98 % de la densité, ρ K , de kérosène et un pouvoir calorifique compris entre 101 % et 105 % le pouvoir calorifique, PC K , de kérosène :
le moteur à turbine à gaz comprenant :
une pompe à carburant agencée pour apporter un carburant d’un ou plusieurs des réservoirs de carburant à la chambre de combustion, la pompe à carburant ayant une admission agencée pour recevoir du carburant de l’un ou plusieurs réservoirs de carburant, le carburant apporté à la pompe comprenant X % de SAF, un quelconque reste du carburant étant du kérosène, et une évacuation agencée pour délivrer en sortie le carburant, une proportion du carburant délivré en sortie étant fournie à la chambre de combustion et le reste étant remis en circulation, le pourcentage de carburant traversant la pompe qui est remis en circulation étant appelé un pourcentage de déversement.
L’une ou plusieurs caractéristiques de carburant peuvent en outre être déterminées en fonction d’un signal indicatif de la température du carburant.
Selon un quatorzième aspect, il est fourni un système de détermination de caractéristiques de carburant pour la détermination d’une ou plusieurs caractéristiques de carburant d’un carburant aviation adapté pour alimenter un moteur à turbine à gaz d’un aéronef, le système comprenant :
un module de détermination de caractéristiques de carburant agencé pour :
recevoir un signal de masse de carburant indiquant une masse du carburant étant chargée, ou qui a été chargée, sur lʼaéronef ;
recevoir un signal de volume de carburant indiquant un volume de carburant étant chargé ou chargé sur lʼaéronef ; et
déterminer une ou plusieurs caractéristiques de carburant du carburant en fonction des signaux de volume de carburant et de masse de carburant.
Le module de détermination de caractéristiques de carburant peut être configuré pour calculer une densité du carburant en fonction du signal de masse de carburant et du signal de volume de carburant.
Le système de détermination de caractéristiques de carburant peut comprendre en outre un capteur de masse agencé pour mesurer une masse du carburant, dans lequel le signal de masse de carburant est reçu du capteur de masse.
Le système de détermination de caractéristiques de carburant peut comprendre en outre un capteur de volume agencé pour mesurer un volume de carburant, dans lequel le signal de volume de carburant est reçu du capteur de volume.
Le capteur de masse peut être un débitmètre massique. Le capteur de volume peut être un débitmètre volumique.
Le débitmètre massique peut être agencé pour mesurer le débit massique en un point au sein d’une ligne d’apport en carburant utilisée pour acheminer du carburant vers un ou plusieurs réservoirs à carburant à bord de l’aéronef.
Le débitmètre volumique peut être agencé pour mesurer un débit volumique en un point au sein de la ligne d’apport en carburant utilisée pour acheminer du carburant vers un ou plusieurs réservoirs à carburant à bord de l’aéronef.