INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Cette représentation comporte notamment un symbole cible et un symbole d’aéronef permettant à un pilote de visualiser la position courante de l’aéronef par rapport au point de posé, selon une direction verticale et en particulier vue de dessus par exemple. De plus, la représentation comporte un symbole de déplacement illustrant le déplacement de l’aéronef pour aider le pilote à diriger précisément l’aéronef au dessus du point de posé. En outre, la représentation en deux dimensions comporte un symbole en élévation permettant à un pilote de déterminer aisément la hauteur de l’aéronef par rapport au point de posé. A cet effet, le calculateur embarqué est configuré pour calculer la position, voire la forme, de chaque symbole sur l’écran et pilote l’écran de manière usuelle pour requérir l’affichage de ces symboles.
Ainsi, avec un affichage simple et en deux dimensions, le pilote peut déterminer précisément la position dans le ciel de l’aéronef par rapport au point de posé. En particulier, le symbole de déplacement permet au pilote de piloter l’aéronef pour le diriger au dessus de point de posé, à une hauteur suffisante pour garantir sa sécurité. Lorsque l’aéronef atteint une position stationnaire au dessus de point de posé, le pilote peut piloter l’aéronef pour descendre vers le point de posé, par exemple le cas échéant en baissant le pas collectif des pales du rotor principal d’un hélicoptère.
Le pilote reste libre de poser l’aéronef où il le souhaite. Toutefois si un nuage de particules opaque se forme à proximité du sol, le pilote est assisté de façon naturelle par les symboles affichés qui peuvent lui fournir les informations nécessaires et suffisantes pour se poser, à savoir une position de la zone d’atterrissage choisie par rapport à l’aéronef, ainsi que des informations graphiques de la hauteur sol voire du roulis de l’aéronef. Ces informations sont exploitables quelles que soient les conditions de visibilité et notamment lors des dégradations de visibilité soudaines et non prévues.
Ce procédé permet de fournir au pilote un ensemble d’informations intuitives lui permettant d’obtenir une vision optimisée de la situation et/ou du positionnement de l’aéronef par rapport au point de posé ciblé. Libre à lui de réaliser la manœuvre qui lui semble la plus adéquate.
Le procédé d’aide au pilotage peut donc être un procédé sans contrainte imposée pour atterrir, et par exemple peut être dépourvu d’une étape d’affichage d’une information « Directeur de Vol » à suivre par le pilote.
L’utilisation d’une représentation en deux dimensions peut alors conduire à une symbologie épurée qui est facilement compréhensible par un pilote dans une phase potentiellement anxiogène.
Le procédé peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent.
Selon une possibilité, le procédé peut comporter une désignation du point de posé avec un désignateur.
Durant cette étape de désignation, un individu présent dans l’aéronef, par exemple le pilote ou copilote, peut solliciter le désignateur pour désigner le point de posé. Le désignateur transmet un signal au calculateur embarqué porteur de la position du point de posé.
Dans tous les cas, les alliages binaires présentent une tension de plateau d’échange légèrement plus faible que les alliages ternaires. Ainsi, les alliages ternaires présentent probablement une résistance d’interface un peu plus grande que les alliages binaires. Néanmoins, les performances en termes de tension de cellules sont suffisamment analogues pour que cela ne compromette pas l’utilisation des alliages ternaires dans des batteries.
Conteneur pour élément électrochimique de format prismatique Domaine technique de l’invention Le domaine technique de la présente invention est celui des conteneurs pour éléments électrochimiques de format parallélépipédique, encore appelé format prismatique, ainsi que celui des procédés de fabrication de tels éléments.
Contexte de l'invention Tel qu’on peut le voir de manière simplifiée et en coupe sur la , un élément électrochimique (5), par exemple de format prismatique, comprend généralement un conteneur (1) de format parallélépipédique fermé par un couvercle (7), qui définit un volume interne. A l’intérieur de ce volume est disposé un faisceau électrochimique imprégné d’électrolyte comportant une alternance d'au moins une électrode positive (11) et d’au moins une électrode négative (12) séparées par un séparateur (13). Ladite au moins une électrode positive et ladite au moins une électrode négative sont connectées respectivement à deux bornes de sortie de courant positive et négative non représentées.
Le conteneur comprend une paroi de fond (14) au contact d’un support (15) sur lequel l’élément repose. La paroi de fond présente une face interne (14a), orientée vers le volume interne. Le conteneur comprend aussi une ou plusieurs parois latérales (17, 18) présentant une face interne (17a, 18a) orientée vers le volume interne.
Pour obtenir la mise en volume du conteneur, on procède généralement par emboutissage d’une feuille métallique, par exemple en aluminium. On utilise une matrice intérieure, encore appelée poinçon, et une matrice extérieure actionnées relativement l’une à l’autre par une presse, matrices dont les formes et dimensions respectives permettent d’obtenir la mise en volume souhaitée : par exemple un poinçon parallélépipédique et une matrice extérieure parallélépipédique creuse pour une mise en volume parallélépipédique.
La mise en œuvre d’un procédé par emboutissage conduit à la formation d’un arrondi (19) du côté interne du conteneur au niveau de la jonction entre chaque face interne (17a, 18a) de la paroi latérale et la face interne (14a) de la paroi de fond du conteneur. Cet arrondi provient du fait que le poinçon et la matrice extérieure présentent une surface arrondie pour ne pas endommager la feuille métallique lors de l’opération d’emboutissage. Il n’est pas possible d’utiliser un poinçon anguleux ou une matrice extérieure anguleuse, sans risquer de fragiliser le conteneur au niveau des angles ce qui conduirait à un risque de déchirure inacceptable du conteneur pendant l’opération d’emboutissage, notamment en raison du fait que le conteneur a tendance à coller au poinçon et/ou à la matrice extérieure. Même en utilisant de l’huile pendant l’opération d’emboutissage, il est impossible de décoller le conteneur formé avec un poinçon et/ou une matrice extérieure anguleux sans l’endommager. En outre, un poinçon et une matrice extérieure anguleux sont sujets à une usure importante, ce qui n’est pas compatible avec une production industrielle de masse.
Or, l’un des problèmes posés par la présence d’arrondis au fond du volume interne défini par le conteneur, est qu’il peut causer une courbure locale sur les électrodes à proximité des parois latérales, par tassement des électrodes vers le fond. Cela peut occasionner des courts-circuits. On peut prévoir des éléments supplémentaires à insérer dans le fond du conteneur pour éviter ce tassement. Mais cela rend le processus de fabrication plus long et plus coûteux, et engendre une perte de capacité électrique pour l’élément électrochimique. De plus, la présence d’arrondis crée un volume mort qui entraine une baisse de la capacité volumique de l’élément électrochimique.
En outre, la présence d’arrondis réduit la surface d’échange thermique au niveau de la paroi de fond. Or, la dissipation de la chaleur interne produite par l’élément électrochimique est un facteur important, et celle-ci se fait principalement par échange thermique au niveau de cette paroi de fond, en particulier lorsque plusieurs éléments électrochimiques sont juxtaposés latéralement pour former une batterie.
Afin de réduire le volume mort inhérent à la présence d’arrondis, on peut recourir à un procédé de magnétoformage pour conférer sa forme au conteneur. Un tel procédé est décrit dans le document WO 2021/013577. Ce procédé ne permet cependant pas de réaliser des canaux de refroidissement pour la circulation d’un fluide caloporteur autour des parois du conteneur de l’élément.
Le document US 2017/0244072 décrit une batterie constituée d’un assemblage d’une pluralité d’éléments électrochimiques de format parallélépipédique alignés les uns à côté des autres, la batterie étant comprimée à l’aide de deux plaques situées aux deux extrémités de l’assemblage. Les parois latérales de chaque élément sont munies d’ailettes. Les ailettes de deux éléments sont destinées à être mises en face à face ou se superposer. Cette mise en face à face crée un canal de circulation pour le passage d’un fluide caloporteur. L’inconvénient de cette conception particulière d’élément est que les ailettes de l’élément ne permettent de former qu’une partie du canal de circulation. Un élément ne peut pas à lui seul assurer la circulation d’un fluide caloporteur autour de ses parois latérales. Il est nécessaire de lui accoler au moins un second élément pour créer un canal complet de circulation du fluide caloporteur entre les deux éléments. De plus, les canaux formés par l’accolement des deux séries d’ailettes en vis-à-vis ne présentent pas une étanchéité parfaite. Un fluide caloporteur peut facilement passer d’un canal à un autre au niveau de la jonction ou de la zone de recouvrement des ailettes. La qualité de l’étanchéité au niveau de la jonction ou de la zone de recouvrement entre deux ailettes dépend du soin avec lequel les ailettes sont mises en face à face et également de la force de compression appliquée lors de l’assemblage. La qualité de l’étanchéité entre deux canaux est donc susceptible de varier en fonction du soin apporté lors de l’assemblage des éléments. Par ailleurs, un refroidissement satisfaisant des éléments requiert une surface d’échange relativement élevée avec le fluide caloporteur, donc des ailettes présentant une aire élevée. Or, des ailettes d’aire élevée contribuent à augmenter la longueur de la batterie et donc pénalisent sa capacité volumique. Enfin, comme les parois latérales du conteneur des éléments ne sont formées que d’une seule épaisseur d’un métal, elles sont sujettes à un gonflement au cours du fonctionnement de la batterie. Ce gonflement provoqué par la génération de gaz dans le conteneur au cours du fonctionnement de l’élément explique le recours dans ce document aux deux plaques situées aux deux extrémités de la batterie. Celles-ci exercent une force opposée à celle qu’exerce le gonflement des éléments. Or, ces deux plaques d’extrémité augmentent la longueur et la masse de la batterie. Elles pénalisent donc sa capacité volumique et massique.
On cherche un élément électrochimique de format parallélépipédique qui résolve l’ensemble des problèmes suivants, c’est-à-dire qui : - minimise le volume mort dû à la forme arrondie de la jonction entre la face interne des parois latérales et la face interne de la paroi de fond de l’élément ; - présente une rigidité accrue de son conteneur, donc permette de réduire la déformation des parois latérales du conteneur ; - possède son propre système de circulation d’un fluide caloporteur et ne nécessite pas de recourir à un élément électrochimique voisin ; - lorsque plusieurs éléments sont assemblés en batterie, permette de s’affranchir des moyens de compression habituellement utilisés pour comprimer la batterie selon son axe longitudinal.
Ni le procédé de mise en forme d’un conteneur par emboutissage, ni celui par magnétoformage ne permet de fabriquer un conteneur remplissant tous les critères susmentionnés.
A cet effet, l’invention propose l’utilisation d’un procédé d’extrusion pour fabriquer un profilé dont la section comporte une double paroi. Au cours du procédé d’extrusion, la matière constituant la paroi est poussée à travers une filière dont la section permet de produire un profilé comportant au moins une double paroi. Ce profilé est ensuite utilisé comme pièce dans la fabrication du conteneur.
L’invention a donc pour objet un conteneur de format parallélépipèdique d’un élément électrochimique, ledit conteneur comprenant une première double paroi formée de deux parois parallèles, les deux parois parallèles définissant un volume intérieur de la double paroi, le volume intérieur étant réparti en un ou plusieurs canaux destinés au passage d’un fluide caloporteur.
Selon un mode de réalisation, le conteneur comprend en outre une seconde double paroi perpendiculaire à la première double paroi et formée de deux parois parallèles, les deux parois parallèles définissant un volume intérieur de la seconde double paroi, le volume intérieur de la seconde double paroi étant réparti en un ou plusieurs canaux destinés au passage d’un fluide caloporteur.
Selon un mode de réalisation, le conteneur comprend en outre une troisième double paroi parallèle à la première double paroi et formée de deux parois parallèles, les deux parois parallèles définissant un volume intérieur de la troisième double paroi, le volume intérieur de la troisième double paroi étant réparti en un ou plusieurs canaux destinés au passage d’un fluide caloporteur.
Une autre approche dans la fabrication de structure en matériau composite complexe utilise un procédé dit monobloc dans lequel l’ensemble de la structure est fabriquée complètement en un seul bloc, c’est-à-dire sans avoir besoin d’en assembler les éléments constitutifs. Cependant, ce procédé de fabrication requiert des outillages spécifiques complexes ainsi que des temps de mise en œuvre étendus.
Afin de remédier aux inconvénients de l’état de la technique exposés ci-dessus, l’invention a pour objectif principal d’améliorer la fabrication d’une structure composite – telle qu’une porte d’aéronef – en termes d’optimisation et d’adaptation à des montées en cadence fortes.
Pour ce faire, l’invention prévoit de réaliser une porte d’aéronef en matériau composite dont une forme brute, ci-après « le cœur », est réalisée selon un procédé monobloc, c’est-à-dire ne constituant qu’une seule pièce. Ce cœur est ensuite usiné puis des éléments structuraux supplémentaires y sont assemblés. Cette réalisation en deux temps permet d’optimiser les temps et les procédés de fabrications ainsi que d’adapter la structure de la porte au reste de la structure à laquelle elle est ensuite installée.
Plus précisément la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d’une structure raidie composite comportant un panneau et au moins un raidisseur. La fabrication se déroule selon les étapes suivantes d’obtention d’un cœur monobloc : - drapage en fibres des éléments du panneau et des raidisseurs ; - assemblage desdits éléments des raidisseurs sur le panneau ; - cuisson de l’assemblage et obtention du cœur monobloc; qui sont suivies par des étapes de finalisation de la structure raidie à partir du cœur monobloc en structure monobloc hybride, à savoir : - usinage du cœur monobloc; - fabrication d’éléments structuraux supplémentaires destinés à rigidifier la structure raidie et à supporter des pièces d’installation ; - combinaison des éléments structuraux supplémentaires au cœur monobloc usiné.
Avantageusement, la réalisation d’un cœur monobloc constitué du panneau et des raidisseurs permet de réduire les phases d’assemblage et le nombre de fixations mécaniques du fait de la cuisson du cœur monobloc. De plus la structure du cœur est adaptable en modifiant le drapage et la position des éléments du panneau et des raidisseurs.
Avantageusement également, la fabrication et l’assemblage d’éléments structuraux supplémentaires permet de simplifier la réalisation du cœur monobloc. En effet, le cœur comportant moins d’éléments, il est alors plus rapide et plus aisé à fabriquer. De plus, les éléments structuraux supplémentaires complètent la structure du cœur permettant de l’adapter à différents besoins. Un même cœur peut ainsi convenir à différentes utilisations, les éléments structuraux supplémentaire apportant les spécificités nécessaires à ces différents besoins et utilisations. Ce cœur constitue donc une base facilement adaptable lors de sa conception mais également lors de son assemblage avec l’ajout des éléments structuraux supplémentaires. La gestion des pièces est ainsi facilitée en limitant le nombre de référence de pièces.
Selon certaines formes de mise en œuvre privilégiées prises seule ou en combinaison : - l’étape de drapage est automatisé ; - le drapage superpose des plis de fibres structurels avec des plis de fibres sacrificiels qui seront partiellement éliminés lors de l’étape d’usinage du cœur ; - l’usinage du cœur monobloc comporte des étapes de détourage du panneau et de découpe d’au moins une extrémité des raidisseurs à des dimensions prédéterminées ; - l’usinage du cœur monobloc est réalisé au niveau des plis de fibres sacrificiels ; - le drapage des éléments des raidisseurs est réalisée directement selon une géométrie finale prédéterminée; - des éléments structuraux supplémentaires sont en matériau composite et drapés en fibre ; - la cuisson est réalisée dans un four de type autoclave, et - des éléments structuraux supplémentaires et le cœur monobloc sont cuits simultanément.
Avantageusement, l’automatisation des drapages permet de réaliser des gains de productivité en temps et en matière première.
Avantageusement également, le drapage des raidisseurs selon une géométrie finale prédéterminée permet de s’affranchir du traditionnel drapage à plat suivi d’un formage à chaud. La cuisson de l’ensemble dans un autoclave apporte un gain en temps et en équipement car un seul outillage de cuisson suffit pour l’ensemble des éléments de la structure. De plus, en fonction de la taille de l’autoclave, plusieurs cœurs peuvent être cuits en même temps, ce procédé permettant de répondre à des besoins de forte cadence en limitant l’outillage requis.
L’invention se rapporte également à une porte d’aéronef composite monobloc hybride à structure raidie réalisée à partir du procédé précédent, cette porte comportant : - un cœur monobloc en matériau composite constituant un panneau et au moins un raidisseur, chaque raidisseur présentant une âme et un talon ; - des éléments structuraux supplémentaires assemblés en combinaison avec ce cœur monobloc pour former un ensemble fonctionnel.
Avantageusement, une telle porte de structure composite monobloc hybride permet de combiner les bénéfices structurels d’une structure monobloc avec la flexibilité des structures assemblées. En effet, le cœur monobloc apporte une automatisation de la fabrication ainsi qu’un assemblage d’une partie de la structure par co-consolidation lors de la cuisson en s’affranchissant de l’utilisation de fixations mécaniques, celles-ci pouvant nuire aux propriétés mécaniques du matériau. Par ailleurs, une structure purement monobloc présente les inconvénients relatifs à son manque d’adaptabilité, en particulier lors des phases de moulages et des outillages nécessaires, ce qui écarte leur utilisation pour une production en série. La réalisation du cœur monobloc permet donc de simplifier la structure à mouler ainsi que les outillages nécessaires, le reste de la structure de la porte étant assemblé de manière traditionnelle par des fixations classiques.
Selon des formes de réalisation préférées : - les plis de fibre sacrificiels du cœur monobloc sont en fibre de verre ; - les éléments structuraux supplémentaires sont choisis parmi des cadres de bordure installés sur le panneau perpendiculairement aux raidisseurs, des butées, des joints, des supports d’éléments fonctionnels et/ou des attaches de porte.
Avantageusement, les fibres de verre sont neutres et isolantes, réalisant en particulier une barrière contre les réactions électrochimiques pouvant entrainer la corrosion galvanique d’éléments métalliques. Les fibres de verre permettent de plus un contrôle visuel donc rapide de l’usinage afin de vérifier que les plis structurels n’ont pas été endommagé par cet usinage.
Dans ce deuxième exemple, le circuit de refroidissement 120 n’est plus refroidi par le circuit d’alimentation en carburant mais par le flux principal en amont de la chambre de combustion 105.
Plus précisément, dans ce deuxième exemple, entre le point de prélèvement 121, inchangé, et le réseau de distribution 122, également inchangé, le circuit de refroidissement 120 comprend, d’amont en aval, un compresseur auxiliaire 124 et un échangeur 126.
Le compresseur auxiliaire 124 est analogue au compresseur auxiliaire du premier exemple. Le nœud N3 correspond à l’entrée du compresseur auxiliaire 124. La pression P3 et la température T3 du fluide de refroidissement y sont égales à la pression P1 et à la température T1 du flux principal au niveau du point de prélèvement 121, c’est-à-dire du nœud N1. Donc, dans le présent exemple, en régime de croisière, P3=P1=1,8 MPa et T3=T1=800 °C.
Le compresseur auxiliaire 124 permet d’augmenter la pression du fluide de refroidissement de manière à compenser le gain de pression apporté au flux principal par la chambre de combustion 105. Toutefois, cette compression augmente également la température du fluide de refroidissement. Ainsi, en sortie du compresseur auxiliaire 124, représentée par le nœud N4, la pression du fluide de refroidissement est égale à P4 et sa température à T4, avec P4>P2 et T4>T3. Dans le présent exemple, en régime de croisière, P4=2,33 MPa et T4=950°C.
La température T1 du flux principal au niveau du nœud N1 étant inférieure à T4, l’échangeur 126 permet de diminuer la température du fluide de refroidissement. Ainsi, en sortie de l’échangeur 126, repérée par le nœud N4’, la température T4’ du fluide de refroidissement est inférieure à T4 et se rapproche de la température T1 d’entrée de l’échangeur qui représente la température de refroidissement dans une configuration classique d’une turbomachine refroidie; sa pression reste pour sa part sensiblement inchangée. Dans le présent exemple, en régime de croisière, P4’=P4=2,33 MPa et T4’=850°C. Par ailleurs, compte tenu du débit beaucoup plus important du flux principal, la pression P1’ et la température T1’ du flux principal en sortie de l’échangeur 126, repérée par le nœud N1’, est pratiquement inchangée.
Dès lors, puisque la pression P4’ du fluide de refroidissement est supérieure à la pression P2 régnant à l’entrée de la turbine, le fluide de refroidissement peut atteindre le réseau de distribution 122, refroidir les aubages de la turbine 106 et déboucher normalement dans la veine principale I au niveau des orifices de refroidissement des aubages.
La illustre un troisième exemple de turbomachine tout à fait analogue au premier exemple, sauf en ce qui concerne le circuit de refroidissement 220. Ainsi, seules les différences avec le premier exemple seront décrites.
Le corps haute pression 210 comprend ainsi, de manière analogue au premier exemple, un compresseur principal 204, une chambre de combustion à gain de pression 205 et une turbine principale 206.
Dans ce troisième exemple, le circuit de refroidissement 220 n’est plus refroidi par le circuit d’alimentation en carburant mais par une autre source froide 233, ici un circuit de distribution de lubrifiant.
Plus précisément, dans ce troisième exemple, entre le point de prélèvement 221, inchangé, et le réseau de distribution 222, également inchangé, le circuit de refroidissement 220 comprend, d’amont en aval, un compresseur auxiliaire 224 et un échangeur 227.
Le compresseur auxiliaire 224 est analogue au compresseur auxiliaire du premier exemple. Le nœud N3 correspond à l’entrée du compresseur auxiliaire 224. La pression P3 et la température T3 du fluide de refroidissement y sont égales à la pression P1 et à la température T1 du flux principal au niveau du point de prélèvement 221, c’est-à-dire du nœud N1. Donc, dans le présent exemple, en régime de croisière, P3=P1=1,8 MPa et T3=T1=800 °C.
Le compresseur auxiliaire 224 permet d’augmenter la pression du fluide de refroidissement de manière à compenser le gain de pression apporté au flux principal par la chambre de combustion 205. Toutefois, cette compression augmente également la température du fluide de refroidissement. Ainsi, en sortie du compresseur auxiliaire 124, représentée par le nœud N4, la pression du fluide de refroidissement est égale à P4 et sa température à T4, avec P4>P2 et T4>T3. Dans le présent exemple, en régime de croisière, P4=2,33 MPa et T4=950°C.