INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Classiquement, et comme l’illustre la , les architectures des systèmes d’hybridation interne d’une turbomachine 100 sont basées sur des canaux DC connectés en parallèles, typiquement un canal HP (correspondant à l’arbre haute pression 102 de la turbomachine) et un canal BP (correspondant à son arbre basse pression 104). Ces deux canaux DC sont réalisés chacun par une machine électrique 106, 108, typiquement une machine synchrone à aimants permanents, associée à un convertisseur de puissance réversible commandé AC/DC 110, 112 délivrant une tension continue à une barre DC 114 reliée aux charges 116 à alimenter (propulsives et/ou non propulsives). La commande des convertisseurs de puissance réversibles est assurée classiquement par un module de commande 118 qui reçoit ses ordres du contrôleur de la turbomachine ECU 120 (pour « Electronic Control Unit » en anglais).
Une source externe, typiquement un ensemble de batteries ou de super-condensateurs, associée à un convertisseur réversible DC/DC (l’ensemble étant non illustré) peuvent aussi être connectés en parallèle de ces canaux HP et BP pour fournir de la puissance sur les arbres HP et/ou BP, par exemple lors du démarrage de la turbomachine.
La génération de puissance à partir des arbres HP et BP de la turbomachine a un impact différent sur ses performances (opérabilité) ou sur la poussée qu’elle génère en fonction de l’arbre de prélèvement sollicité. Le contrôleur de la turbomachine a donc notamment pour fonction en cours de mission d’adapter les pourcentages de participation des machines électriques à cette génération de puissance pour optimiser son point de fonctionnement. Pour cela, l’ECU 120 va demander au module de commande 118 de faire un partage des puissances de prélèvement entre les arbres HP et BP pour alimenter les charges 116 du réseau qui ont en général des comportements dynamiques qui peuvent être variables, notamment les charges dites actives.
Comme le montre la , ce partage des puissances de prélèvements entre les arbres HP et BP demandé par l’ECU peut, sur la durée d’une mission, varier selon plusieurs modes successifs, comme un premier mode de génération dans lequel 60% de la puissance est prélevé sur l’arbre HP et 40% de la puissance est prélevé sur l’arbre BP et un second mode de génération dans lequel 100% de la puissance est prélevé sur l’arbre BP, tel qu’illustré. Toutefois, lors du changement de mode de génération (à t0), du fait de la modification instantanée du rapport des puissances, il se créé des impacts de prélèvement sur chaque arbre de la turbomachine dont les transitoires induisent des perturbations sur la régulation de la turbomachine de nature à entrainer un rejet des perturbations lentes (typiquement <1Hz). L’impact sur l’arbre mécanique peut également exciter des modes mécaniques non désirés.
A cet effet, l'invention est le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des aéronefs et, en ce sens, contribue à la réduction de l’impact environnemental de ces aéronefs. Pour cela, la présente invention a donc pour but principal de limiter les impacts des prélèvements de puissance lorsqu’il y a un changement de mode de génération, tout en respectant les contraintes de qualité du réseau électrique. Un autre but est de permettre de gérer un éventuel impact de charge pendant ce changement de mode de génération.
Ces buts sont atteints par un procédé de gestion des transitions de puissance entre un premier mode de génération et un second mode de génération dans une turbomachine ayant un arbre haute pression sur lequel est prélevé une puissance haute pression et un arbre basse pression sur lequel est prélevé une puissance basse pression, le premier mode de génération correspondant à un premier partage de puissance entre la puissance haute pression et la puissance basse pression et le second mode de génération correspondant à un second partage de puissance, différent du premier, entre la puissance haute pression et la puissance basse pression, la somme des puissances haute et basse pression prélevées dans chaque mode de génération définissant une même puissance totale, caractérisé en ce que la transition entre le premier mode de génération et le second mode de génération se fait pendant une durée prédéterminée (t2-t1) sans modification de la puissance totale et en appliquant une même fonction de lissage f(t) au prélèvement à la fois de la puissance haute pression et de la puissance basse pression.
Ainsi, en assurant un lissage des consignes de puissance de prélèvement lors de la génération, la régulation de la turbomachine n’est pas perturbée et il n’y a pas à déplorer d’excitation non désirée de modes mécaniques. Le respect de la qualité du réseau électrique est assuré car il n’y a pas de modification de la puissance totale.
De préférence, la fonction de lissage f(t) est une fonction monotone bornée [0 ; 1] continue ou discrète avec f(t1)=0 et f(t2) = 1, typiquement une fonction linéaire f(t) = Kt, K étant un facteur de proportionnalité, ou une fonction de premier ordre de type f(t) = 1-exp (-t/tau), tau étant une constante de temps.
Avantageusement, la durée prédéterminée est comprise entre 1 et 10 secondes.
De préférence, lorsqu’un impact de charge correspondant à un prélèvement additionnel de puissance survient pendant la transition, ce prélèvement additionnel est effectué au moment de l’impact selon le premier partage de puissance ou selon le second partage de puissance, la fonction de lissage f(t) restant appliquée en amont de ce moment depuis un début de la transition et en aval de ce moment jusqu’à une fin de la transition.
Selon le mode de réalisation envisagé, le prélèvement additionnel de puissance est effectué sur chacun des arbres haute ou basse pression selon le premier partage de puissance et répond à l’équation suivante : , ou encore est effectué sur chacun des arbres haute ou basse pression selon le second partage de puissance et répond à l’équation suivante : avec P0 la puissance demandée dans le premier mode de génération, P1 la puissance demandée dans le second mode de génération et t1 l’instant du changement de mode.
L’invention concerne également une turbomachine (typiquement une turbomachine aéronautique telle une turbosoufflante hybride, un turbopropulseur hybride ou une turbomachine d’hélicoptère hybride) mettant en œuvre le procédé précité.
Plus particulièrement, la turbomachine peut comprendre en outre un module d’adaptation configuré pour générer la fonction de lissage et disposé entre un module de commande recevant des consignes de puissance d’un ECU et des convertisseurs de puissance associés aux machines électriques montées sur les arbres haute et basse pression.
Selon un mode de réalisation visible sur la , le premier cadre 18.1 comprend à partir de la première surface S1 : une couche en matériau conducteur 38 qui s’étend sur la face extérieure 26.1 de la première partie 26 et se prolonge au niveau de la zone de jonction 33 à forte courbure, deux couches de fibres 34, 34’ qui s’étendent sur les faces extérieures 28.1, 30.1 de la deuxième partie 28 et de la partie intermédiaire 30 ainsi qu’au niveau de la zone de jonction 33 à forte courbure, un renfort 36 avec une section en D positionné au niveau de la zone de jonction 33 à forte courbure.
Généralement, le premier cadre 18.1 comprend d’autres couches de fibres 34’’, le renfort 36 étant intercalé entre les couches de fibres 34’, 34’’.
Comme illustré sur la , les coutures 40 relient au moins les première et deuxième couches de fibres 34, 34’ ainsi que le renfort 36 et sont positionnées au niveau des première et deuxième parties 26, 28 ainsi que de la partie intermédiaire 30.
Après la mise en place des coutures 40, l’assemblage des couches de fibres 34, des renforts 36 et de la couche en matériau conducteur 38 est consolidé ou polymérisé. Lors de cette étape de consolidation ou de polymérisation, les fibres des différentes couches de fibres 34, 34’ sont noyées dans une résine thermodurcissable lors d’un procédé de moulage par transfert de résine.
A l’issue de l’étape de consolidation ou de polymérisation, le premier cadre 18.1 présente, au niveau de la première surface S1, des zones d’accumulation de résine au niveau des coutures 40 ainsi qu’au niveau de la zone de jonction 33 à forte courbure du fait de la présence du renfort 36 avec une section en D. Ainsi, en raison de ces surplus ponctuels de résine, la face extérieure 26.1 de la première partie 26 du premier cadre 18.1 n’a pas un comportement homogène, notamment au niveau de la zone de jonction 33 à forte courbure.
A l’issue de l’assemblage de l’aéronef et notamment après la mise en place des hublots 14, la face extérieure 12.1 de la paroi 12 du fuselage est recouverte d’au moins une couche de peinture qui recouvre également la face extérieure 26.1 de la première partie 26 du premier cadre 18.1 de chaque hublot 14.
Du fait que la face extérieure 26.1 de la première partie 26 du premier cadre 18.1 n’ait pas un comportement homogène, cela peut engendrer une modification visuelle de la peinture.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un cadre de hublot d’aéronef, ledit cadre comportant une première surface qui présente au moins des première et deuxième faces s’étendant sur tout le pourtour du cadre et reliées par une zone de jonction courbe, ledit cadre étant réalisé en un matériau composite qui comporte des fibres noyées dans une matrice de résine. Ce procédé de fabrication comprend une étape d’assemblage de couches de fibres et d’au moins un renfort situé au niveau de la zone de jonction et présentant des premier et deuxième bords périphériques, une étape de consolidation ou de polymérisation de l’assemblage ainsi qu’une étape de démoulage du cadre.
Selon l’invention, lors de l’étape d’assemblage, une couche barrière est positionnée entre le renfort et la première surface de manière à recouvrir le renfort et former une barrière limitant une propagation de résine en direction de la première surface.
La présence de cette couche barrière permet d’éviter la propagation de la résine vers la première surface et la formation de zones ponctuelles d’accumulation de résine. Ainsi, la surface extérieure du cadre a un comportement plus homogène et n’engendre pas de modifications visuelles sur la peinture.
Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : lors de l’étape d’assemblage, la couche barrière est positionnée au contact du renfort ; la couche barrière ne s’étend pas au-delà des premier et deuxième bords périphériques du renfort ; au moins une couture est réalisée de manière à relier au moins le renfort et la couche barrière, la couture comprenant des piqures décalées de la première surface au moins au niveau des première et deuxième faces ; le procédé comprend une étape de saupoudrage d’une résine entre les couches de fibres et de chauffage à une température inférieure à une température de polymérisation ou de consolidation pour activer la pégosité de la résine afin de maintenir les différentes couches liées entre elles avant l’étape de consolidation ou de polymérisation.
L’invention a également pour objet un cadre de hublot d’aéronef comportant une première surface qui présente au moins des première et deuxième faces, s’étendant sur tout le pourtour du cadre, reliées par une zone de jonction courbe, ledit cadre étant réalisé en un matériau composite qui comporte des fibres noyées dans une matrice de résine, ledit cadre comprenant un empilage de couches de fibres ainsi qu’au moins un renfort situé au niveau de la zone de jonction et présentant des premier et deuxième bords périphériques.
Selon l’invention, le cadre comprend au moins une couche barrière recouvrant le renfort, positionnée entre le renfort et la première surface et configurée pour former une barrière limitant une propagation de la résine en direction de la première surface.
Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : la couche barrière est en contact avec le renfort ; la couche barrière ne s’étend pas au-delà des premier et deuxième bords périphériques du renfort ; la couche barrière comprend au moins un pli de fibres de verre ; le cadre comprend au moins une couture reliant au moins le renfort et la couche barrière et comportant des piqures espacées de la première surface.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un cadre de hublot selon l’une des caractéristiques précédentes.
Selon une variante non illustrée, le dispositif de compensation hydraulique peut comprendre un ressort circonférentiel unique.
De sorte à limiter les déformations du piston, notamment au niveau des zones de contact avec les ressorts de rappel lorsque ceux-ci exercent un effort de rappel, le dispositif de compensation hydraulique comprend en outre une rondelle d’appui 24 ménagée entre le ou les ressorts de rappel 23 et le piston 22.
Dans ce mode de réalisation la rondelle d’appui 24 est réalisée au moins partiellement à partir d’un métal, d’un alliage métallique.
La rondelle d’appui peut notamment être réalisée à partir d’inox ou de titane.
Selon une variante, la rondelle d’appui pourrait également être réalisé au moins partiellement à partir d’un plastique préférentiellement composite.
Dans un mode de réalisation, le rayon de virole , le rayon externe amont , le rayon interne amont , le rayon externe aval , le rayon interne aval et la vitesse limite sont tels que : où : vaut rpm -2 .m -2 vaut ; et sont exprimés en mètres ; et est exprimée en 10 6 .rpm 2 .m 2 .
Dans un mode de réalisation, au moins l’un du disque de turbine amont et du disque de turbine aval présente en outre : une surface interne délimitant un alésage circulaire traversant le disque de turbine et centré sur l’axe longitudinal ; un rayon d’alésage qui est défini comme une plus petite distance entre l’axe longitudinal et la surface interne du disque de turbine ; et un rayon de jante qui est défini comme une plus petite distance entre l’axe longitudinal et la surface externe du disque de turbine ; dans lequel le rayon d’alésage , le rayon de jante et la vitesse limite sont tels que : avec : où : est exprimée en radians par seconde ; vaut m -1 .s ; vaut ; et sont exprimés en mètres ; et est exprimée en mètres par seconde ; dans lequel le rapport est strictement positif et strictement inférieur à 1 ; dans lequel le rayon d’alésage est compris dans une gamme allant de 0,01 à 0,5 mètre inclus, le rayon de jante est compris dans une gamme allant de 0,01 à 0,5 mètre inclus et est comprise dans une gamme allant de 100 à 500 m.s -1 inclus.
Dans un mode de réalisation, le rayon d’alésage , le rayon de jante et la vitesse limite sont tels que : où : vaut m -1 .s ; vaut ; et sont exprimés en mètres ; et est exprimée en mètres par seconde.
Dans un mode de réalisation, au moins l’un du disque de turbine amont et du disque de turbine aval présente en outre : une surface interne délimitant un alésage circulaire traversant le disque de turbine et centré sur l’axe longitudinal, la surface interne présentant un bord amont et un bord aval ; une largeur d’alésage qui est définie comme une distance axiale entre le bord amont et le bord aval de la surface interne ; et un rayon de jante qui est défini comme une plus petite distance entre l’axe longitudinal et la surface externe du disque de turbine ; dans lequel la largeur d’alésage , le rayon de jante et la vitesse limite sont tels que : avec : où : est exprimée en radians par seconde ; vaut s 2 .m -2 ; vaut ; et sont exprimés en mètres ; et est exprimée en mètres par seconde ; dans lequel le rapport est strictement positif ; dans lequel la largeur d’alésage est comprise dans une gamme allant de 0,005 à 0,1 mètre inclus, le rayon de jante est compris dans une gamme allant de 0,01 à 0,5 mètre inclus et est comprise dans une gamme allant de 100 à 500 m.s -1 inclus.
Les éléments de carénage ont plusieurs fonctions possibles. Ils forment une protection pour les équipements montés sous caisse, notamment contre les projections d’eau ou de gravillons, mais aussi potentiellement contre des chocs avec des objets disposés sur la route. Les éléments de carénage présentent généralement des formes aérodynamiques, améliorant ainsi la stabilité du véhicule en mouvement et/ou la réduction de sa traînée. Enfin, ils peuvent aussi être configurés de manière à canaliser l’air s’écoulant sous la caisse afin, par exemple, d’alimenter un circuit de refroidissement du véhicule.
Dans le cas de véhicules hybrides ou thermiques, la ligne d’échappement passe sous le véhicule, et il est nécessaire d’avoir à la fois des éléments de carénage dits « thermiques » qui sont placés en regard de ladite ligne d’échappement et qui sont également configurés pour résister à la chaleur générée par ladite ligne, généralement au détriment de l’aérodynamisme et/ou de protection des équipements et organes du véhicule.
Par ailleurs, un élément de carénage est une pièce sensiblement plane comprenant une face inférieure en regard de la route et une face supérieure en contact avec la caisse du véhicule. L’élément de carénage est typiquement fixé sous la caisse par des pièces de fixation, par exemple des systèmes vis-écrou. Pour assurer la fixation et la fonction d’aérodynamisme de l’élément de carénage, les pièces de fixation sont généralement montées dans des alvéoles (ou fûts) formées dans la face inférieure de l’élément de carénage.
Cependant, dans le cas des véhicules électriques, notamment de type BEV pour l’acronyme anglais « Battery Electric Vehicle », dotés seulement d’une motorisation électrique (donc sans ligne d’échappement), les éléments de carénages (ou déflecteurs) positionnés sous la caisse du véhicule ne nécessitent pas d’être configurés pour résister à des températures élevées (généralement supérieures à 100°C), et sont généralement réalisés en une matière plastique. Lesdits éléments de carénages contribuent alors essentiellement à optimiser l’aérodynamisme du véhicule électrique, et seront également désignés sous le terme de « déflecteur » ou de « déflecteur d’air » ci-après.
Ainsi, un véhicule électrique comprend par exemple un ou plusieurs déflecteurs situés sous la partie arrière de la caisse du véhicule, par exemple situés entre un pack batterie (de traction) et un pare-chocs arrière.
La distance entre le pack batterie et le pare-chocs arrière est généralement importante et contraint à l’installation de plusieurs déflecteurs fixés audit pack batterie, à un ou plusieurs éléments du pare-chocs, mais également entre eux Par ailleurs, la zone située entre le pack batterie et le pare-chocs arrière comprend généralement un train arrière de suspension qui complique la fixation des déflecteurs.
En outre, le ou les déflecteurs doivent répondre à des contraintes de sécurité, notamment le fait d’être fixé correctement sous le véhicule et/ou ne pas présenter de convexité dans sa partie centrale, afin de pouvoir répondre à certaines exigences comme celles liées à l’aérodynamisme, au « passage au gué », et à l’esthétique générale du véhicule.
Cette configuration n’est bien sûr pas optimale, car cela nécessite la fabrication de plusieurs déflecteurs, de gérer la logistique associée, et la fixation d’une pluralité d’éléments sur le véhicule, renchérissant de fait le cout de fabrication d’un véhicule électrique.
La présente invention se propose ainsi de remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un nouveau type de déflecteur destiné à être fixé sous du soubassement de caisse d’un véhicule automobile, par exemple la partie arrière du soubassement de caisse, caractérisé en ce que ledit déflecteur comprend au moins trois interfaces de fixation : – une première interface de fixation destinée à fixer ledit déflecteur à un pack batterie du véhicule, tel qu’un pack batterie de traction ; – une deuxième interface de fixation destinée à fixer ledit déflecteur à un élément du pare-chocs ; – une troisième interface de fixation destinée à fixer ledit déflecteur à un train de suspension du véhicule, tel qu’un train de suspension multibras.
Le déflecteur selon l’invention permet ainsi de répondre aux différentes contraintes évoquées ci-dessus, tout en réduisant les coûts et en rendant plus facile la fabrication d’un véhicule automobile, notamment électrique. On notera, par ailleurs, que la troisième interface peut s’interfacer avec des zones fixation dédiées à la fixation d’écrans ou de déflecteurs thermiques qui ne sont pas utilisées sur un véhicule électrique, mais présentes sur des plateformes automobiles utilisées à la fois pour des véhicules thermiques, hybrides et/ou électriques.
Selon une caractéristique possible, ledit déflecteur est monobloc (ou unitaire). Avantageusement, le déflecteur est d’une seule pièce, afin, entre autres, de réduire son coût de fabrication, améliorer sa tenue mécanique, ainsi que pour faciliter le montage dudit déflecteur sous une caisse de véhicule automobile.
Selon une autre caractéristique possible, ledit déflecteur est en matière plastique, telle que du polypropylène, du polyamide, du polyéthylène, etc.
Selon une autre caractéristique possible, ledit déflecteur présente sensiblement la forme d’une plaque.
Selon une autre caractéristique possible, ledit déflecteur présente une forme allongée.
Selon une autre caractéristique possible, ledit déflecteur présente une première face, dite face interne, et une deuxième face, dite face externe. Les première et deuxième faces sont les faces principales opposées dudit déflecteur. En position montée, la face interne du déflecteur est destinée à être orientée vers le véhicule (vers la caisse) et n’est pas visible de l’utilisateur, tandis que la face externe est destinée à être orientée vers l’extérieur du véhicule et est donc la face visible par l’utilisateur du déflecteur.
Selon une autre caractéristique possible, ledit déflecteur comprend deux extrémités longitudinales opposées, ainsi qu’une partie centrale reliant lesdites extrémités longitudinales entre elles.
Après que le fluide de travail WF continue de s’écouler vers le côté gauche de la cavité de réception 11, le centre de gravité CGB du corps de caisson long et le centre de gravité CGW du fluide de travail continuent de se déplacer vers le côté droit, jusqu’à ce que le côté droit du corps de caisson long 10 soit situé à la position la plus élevée, puis le fluide de travail WF s’accumule sur le côté gauche de la cavité de réception 11, de sorte que la majeure partie du fluide de travail WF se trouve sur le côté gauche de la cavité de réception 11, et le centre de gravité CGB du corps de caisson long et le centre de gravité CGW du fluide de travail sont décalés vers le côté droit de la ligne de gravité GL. A ce moment, le couple est maximal et la force centrifuge est minimale, et le couple fait que le corps de caisson long 10 a tendance à tourner dans le sens des aiguilles d’une montre et à continuer d’osciller encore et encore.
Selon le fonctionnement ci-dessus, le corps de caisson long 10 bascule vers une position plus haute en appliquant une petite force, ce qui est beaucoup plus facile que de soulever le même poids à la même hauteur. Sous l’action de la torsion, de la force centrifuge et de la force d’inertie, etc., la structure globale devient une machine permettant d’économiser du travail, une différence entre la hauteur du fluide de travail WF et l’énergie potentielle étant générée par la différence du fluide de travail WF pour accélérer l’écoulement du fluide de travail WF vers l’autre côté. De cette manière, une partie de l’énergie générée par le générateur d’énergie 21 est fournie à la structure d’entraînement et de commande 55 pour entraîner le corps de caisson long 10 à osciller, et une autre partie de l’énergie est utilisée pour l’alimentation électrique externe, ce qui a pour résultat une production globale nette pour une production d’électricité durable.