INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur au carburant à partir de l’huile avant que le carburant entre dans la chambre de combustion de façon à abaisser la viscosité de carburant à entre 0,50 mm 2 /s et 0,35 mm 2 /s, ou entre 0,48 mm 2 /s et 0,40 mm 2 /s, ou entre 0,44 mm 2 /s et 0,42 mm 2 /s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur au carburant à partir de l’huile avant que le carburant entre dans la chambre de combustion de façon à abaisser la viscosité de carburant à un maximum de 0,57, 0,56, 0,55, 0,54, 0,53, 0,52, 0,51, 0,50, 0,49, 0,48, 0,47, 0,46, 0,45, 0,44, 0,43, 0,42, 0,41, 0,40, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31 ou 0,30 mm 2 /s ou moins à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.
Le carburant qui passe à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut ne pas être envoyé à la chambre de combustion, de telle sorte que toute la chaleur transférée de l’huile au carburant qui atteint la chambre de combustion est transférée dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. On aura à l’esprit que le carburant renvoyé vers le réservoir de carburant à partir des systèmes auxiliaires après passage à travers l’échangeur de chaleur secondaire peut ultérieurement être envoyé à la chambre de combustion, cependant toute chaleur résiduelle transférée de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire sur le passage précédent du carburant à travers le moteur est susceptible d’être négligeable.
Le système de gestion de carburant peut comprendre une pompe à carburant moteur agencée pour pomper le carburant vers la chambre de combustion et/ou l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire peut être en amont de la pompe, de telle sorte que le carburant s’écoule à travers la pompe après sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. L’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être en aval de la pompe, de telle sorte que le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ne s’écoule alors pas à travers la pompe. La pompe peut donc être protégée des températures plus élevées qui peuvent être atteintes pour le carburant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.
Dans des mises en œuvre dans lesquelles du carburant qui passe à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire n’est pas envoyé à la chambre de combustion, toute la chaleur transférée de l’huile au carburant qui atteint la chambre de combustion peut donc être transférée dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. L’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut donc ne pas affecter la température du carburant entrant dans la chambre de combustion.
Au moins une partie du carburant peut ne pas passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Au moins une partie du carburant peut ne pas passer à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire. Un trajet de contournement peut être prévu pour un ou chaque échangeur de chaleur, pour permettre à une partie du carburant de contourner cet échangeur de chaleur.
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une soupape de remise en circulation située en aval de l’échangeur de chaleur primaire et entre l’échangeur de chaleur primaire et la chambre de combustion. La soupape de remise en circulation peut être agencée pour permettre de renvoyer une quantité contrôlée de carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire.
Le procédé peut donc comprendre le contrôle du débit de carburant à travers les échangeurs de chaleur en contrôlant la quantité de carburant renvoyée à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire. Le carburant remis en circulation peut donc passer à travers au moins deux fois l’échangeur de chaleur primaire, gagnant plus de chaleur.
Une partie de carburant peut être dirigée à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire par n’importe quels moyens appropriés tels qu’une ou plusieurs soupapes ou similaires.
Approximativement entre 10 % et 30 % du carburant au-delà de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire (i.e. du carburant qui a traversé ou contourné l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire) peuvent être délivrés à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Cela peut être décrit comme entre 10 % et 30 % du carburant sur le trajet de carburant principal en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Par exemple, entre 10 % et 20 % ou entre 13 % et 17 % du carburant peuvent être délivrés à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. À ce titre, plus du carburant s’écoule généralement de l’échangeur de chaleur primaire vers la chambre de combustion sans s’écouler à travers l’échangeur de chaleur secondaire qu’il s’en écoule à travers l’échangeur de chaleur secondaire. Le trajet d’écoulement de l’échangeur de chaleur primaire vers la chambre de combustion peut donc être décrit comme un trajet principal d’écoulement de carburant, avec une proportion du carburant qui est déviée de ce trajet pour s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, et éventuellement une partie ou la totalité de cette proportion renvoyée au trajet de flux de carburant principal avant la chambre de combustion.
Approximativement 0 à 10 %, 20 à 30 %, 20 à 40 %, ou 30 à 40 % du carburant peuvent passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Dans d’autres exemples, une proportion plus élevée de carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.
Une partie fixe de carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Une partie variable de carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ; la variation peut être contrôlée par un système de rétroaction automatisé (par exemple, mis en œuvre par un contrôleur du système de gestion de carburant), facultativement en fonction de données provenant d’un ou plusieurs capteurs de température. Le ou les capteurs de température peuvent être agencés pour détecter une température de carburant ou d’huile.
Un rapport du transfert de chaleur de l’huile au carburant pour les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire, pour le carburant qui passe à travers les deux échangeurs de chaleur, peut être approximativement entre 70:30 et 90:10. Par exemple, pour le carburant qui passe à travers les deux échangeurs de chaleur, 70 % de la chaleur absorbée par ce carburant peuvent être fournis à ce carburant dans l’échangeur de chaleur primaire et le reste peut être fourni par l’échangeur de chaleur secondaire, pour un rapport de 70:30.
Le rapport du transfert de chaleur de l’huile au carburant pour les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peut être approximativement de 80:20.
L’huile peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant l’écoulement à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. L’huile peut ne pas s’écouler à travers n’importe quels composants qui augmenteraient sa température entre la sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire et l’entrée dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. Ainsi, la température de l’huile s’écoulant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être supérieure à la température de l’huile s’écoulant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière.
Le carburant peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire avant de s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. On aura à l’esprit que le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire est donc généralement plus chaud que le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire.
Le carburant peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire avant l’écoulement à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire alors que l’huile peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant l’écoulement à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire – les directions d’écoulement d’huile et de carburant peuvent donc être opposées.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un ou plusieurs échangeurs de chaleur air-huile. Les un ou plusieurs échangeurs de chaleur air-huile peuvent faire partie du système d’huile à remise en circulation. Le ou les échangeurs de chaleur air-huile peuvent être agencés en série d’écoulement avec les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire de telle sorte qu’au moins une partie de l’écoulement d’huile s’écoule à travers un échangeur de chaleur air-huile avant d’entrer dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire, ou après la sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire. Dans un exemple, l’huile peut s’écouler à travers un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant de s’écouler à travers un échangeur de chaleur air-huile (par exemple, un refroidisseur d’huile refroidi à l’air en surface) puis l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire.
Dans les exemples décrits ci-dessus, l’architecture de moteur peut être un moteur à entraînement direct sans réducteur séparant un arbre de cœur et un arbre de soufflante.
Les températures de carburant à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière peuvent être définies en tant que moyenne sur au moins 5 minutes, et éventuellement pendant dix minutes ou quinze minutes, en conditions de croisière à régime stationnaire. Ces températures moyennes ne comportent pas de pics transitoires de température, qui peuvent être définis comme des fluctuations de température du carburant en fonctionnement, souvent une élévation de la température. Chaque fluctuation peut ne pas durer plus de 5 minutes. Une température de carburant d’au moins 135 °C à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière nécessite donc que la température de carburant reste à 135 °C ou plus pendant une période de temps, et un pic transitoire à une température supérieure à 135 °C n’est pas suffisant.
Les mêmes considérations s’appliquent à la définition de la température d’huile aux conditions de croisière – n’importe quels pics transitoires en température à 180 °C ou au-dessus ne seraient pas suffisants pour les classer en guise de température moyenne d’au moins 180 °C dans des conditions de croisière ; la température moyenne doit plutôt rester au niveau ou au-dessus de ce niveau.
Les inventeurs sont conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable par exemple, peut permettre d’avoir des températures de carburant plus élevées à l’entrée de la chambre de combustion. Des températures de carburant plus élevées à l’entrée de la chambre de combustion peuvent permettre un procédé fournissant un refroidissement d’huile amélioré (car le carburant est en mesure d’absorber plus de chaleur) et/ou un rendement amélioré de combustion de carburant. On aura à l’esprit que des propriétés de carburant à l’entrée de la chambre de combustion peuvent affecter les performances du moteur, e.g., en raison de la taille des gouttelettes et des caractéristiques de pulvérisation de la tuyère qui influencent le mélange carburant-air et l’efficacité de la combustion, et que l’élévation de la température de carburant telle que décrit peut améliorer ces propriétés.
Le système à boucle d’huile primaire peut être qualifié de système de lubrification à remise en circulation, ou de partie de celui-ci. Le système à boucle d’huile primaire peut être agencé pour alimenter de l’huile pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur, l’huile transportant de la chaleur à l’écart du réducteur et étant refroidie avant d’entrer de nouveau dans le réducteur. Le système à boucle d’huile primaire peut être en outre agencé pour fournir de l’huile pour lubrifier et/ou refroidir un ou plusieurs autres composants de moteur en plus du réducteur principal, par exemple un réducteur auxiliaire (AGB) et/ou une ou plusieurs chambres de palier.
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur de l’huile au carburant avant que l’huile entre de nouveau dans le réducteur de façon à élever la température de carburant tout en abaissant la température d’huile. Cela peut améliorer le chauffage du carburant, ce qui permet une combustion plus efficace, tout en améliorant le refroidissement de l’huile, permettant une gestion de chaleur et un fonctionnement plus efficaces du moteur. En particulier, l’huile plus froide peut permettre d’emporter plus de chaleur à l’écart des composants de moteur tels que des paliers pour le même débit d’huile, ou peut permettre d’utiliser un débit d’huile plus faible pour le même niveau de refroidissement.
On aura à l’esprit que l’utilisation de l’huile dans le réducteur chauffe l’huile – l’huile lubrifie donc le réducteur et refroidit également le réducteur, car elle transporte la chaleur à l’écart du réducteur.
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur de l’huile au carburant avant que l’huile entre de nouveau dans le réducteur de façon à élever la température de carburant à une moyenne d’au moins 140 °C, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 180 °C, 190 °C ou 200 °C à l’entrée dans la chambre de combustion dans des conditions de croisière.
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur de l’huile au carburant avant que l’huile entre de nouveau dans le réducteur de façon à élever la température de carburant à une moyenne comprise entre 135 et 150 °C, 135 et 160 °C, 135 à 170 °C, 135 à 180 °C, 135 à 190 °C, ou 135 à 200 °C à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière.
Le procédé peut comprendre le transfert de chaleur de l’huile au carburant avant que l’huile entre de nouveau dans le réducteur de façon à élever la température de carburant jusqu’à une moyenne allant jusqu’à 200 °C, 210 °C, 220 °C, 230 °C, 240 °C ou 250 °C à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.
En plus de gagner de la chaleur du réducteur principal, l’huile peut traverser et refroidir un ou plusieurs autres composants de moteur, comportant éventuellement un réducteur auxiliaire (AGB) et/ou une ou plusieurs chambres de palier. Ces composants du moteur peuvent ajouter plus de chaleur à l’huile, élevant sa température au-delà de ce qu’elle serait à partir de la chaleur prélevée depuis le réducteur principal.
L’huile peut avoir une température moyenne d’au moins 200 °C à la sortie des composants du moteur qu’elle est agencée pour refroidir, aux conditions de croisière. La température de l’huile à la sortie des composants du moteur refroidis par l’huile peut être au moins sensiblement égale à la température de l’huile à l’entrée du système d’échange de chaleur. À la différence du carburant renvoyé, pour lequel une quantité plus importante de carburant plus froid peut être présente dans le réservoir de carburant et refroidir le carburant renvoyé, la quantité d’huile « de rechange » dans le système de lubrification à remise en circulation peut être beaucoup moins élevée et donc un retour au réservoir entre les composants du moteur et l’entrée au système d’échange de chaleur peut ne pas affecter de manière significative la température.
Dans certaines mises en œuvre, l’huile la plus chaude (e.g. Provenant des composants du moteur comportant l’AGB) peut être envoyée directement à un échangeur de chaleur carburant-huile au lieu d’être mélangée à l’huile plus froide dans un réservoir d’huile principal en premier, par exemple de manière à augmenter une montée en température du carburant.
L’huile peut avoir une température moyenne allant jusqu’à ou 220 °C à l’entrée du système d’échange de chaleur dans des conditions de croisière. L’huile peut avoir une température moyenne inférieure à 220 °C à l’entrée du système d’échange de chaleur aux conditions de croisière. Le système d’échange de chaleur peut être contrôlé pour maintenir la température d’huile à l’entrée du système d’échange de chaleur en dessous de 220 °C aux conditions de croisière.
On aura à l’esprit que l’huile provenant du système à boucle d’huile primaire peut ne pas être la seule entrée de chaleur au carburant pour atteindre la température de carburant souhaitée, mais que le transfert de chaleur de cette huile peut aider à élever la température de carburant. Par exemple, une chaleur supplémentaire peut être fournie à partir d’un système de lubrification distinct ou d’une partie distincte du système de lubrification globale du moteur (e.g. à l’aide de l’huile utilisée pour lubrifier des composants ou associée à un générateur d’entraînement intégré dans un système à boucle d’huile secondaire), et/ou d’un échange de chaleur avec des gaz d’échappement.
L’huile qui lubrifie le réducteur est alimentée par le système à boucle d’huile primaire, qui peut être un système à boucle fermée. Le système à boucle fermée primaire peut être décrit comme contenant une première huile. Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un second système à boucle d’huile (secondaire), étant éventuellement un système de lubrification à boucle fermée secondaire, avec une seconde huile agencée pour lubrifier d’autres composants. Les première et seconde huiles peuvent être chimiquement distinctes, ou être chimiquement identiques et simplement séparées physiquement.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un cœur de moteur comprenant une turbine, un compresseur, un arbre de cœur reliant la turbine au compresseur et la chambre de combustion. Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre une soufflante située en amont du cœur de moteur, dans lequel la soufflante est entraînée par l’arbre de cœur.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un réducteur accessoire et un arbre de pompe, dans lequel le réducteur accessoire reçoit une entrée provenant de l’arbre de cœur et délivre en sortie un entraînement à la pompe à carburant par l’intermédiaire de l’arbre de pompe. La vitesse de pompe peut donc être liée à la vitesse de rotation de l’arbre de cœur, et peut présenter, au moyen du réducteur, une relation de vitesse fixe entre l’arbre de cœur (ou dans certaines architectures de moteur, un autre arbre intermédiaire) et la pompe à carburant. Dans certaines mises en œuvre, le réducteur accessoire peut plutôt être agencé pour fournir un nombre fixe de vitesses différentes pour une vitesse d’arbre de cœur donnée.
Le système d’alimentation en carburant peut comprendre une pompe, dans lequel la pompe est située en aval de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.
dans lequel le procédé comprend le transfert de 200 à 600 kJ/m 3 de chaleur au carburant à partir de l’huile dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière.
On aura à l’esprit que le transfert de chaleur est noté par unité de volume (m 3 ) de carburant atteignant la chambre de combustion de manière à ajuster le débit de carburant et toute remise en circulation à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire ou contournement de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire comme décrit ci-dessous. La quantité de chaleur transférée au carburant peut donc être calculée en fonction d’une température de carburant à l’approche ou l’entrée dans la chambre de combustion par comparaison avec une température de carburant dans un réservoir de carburant de l’aéronef, en tenant compte de la chaleur transférée d’autres sources au carburant qui atteint la chambre de combustion (par exemple, la chaleur transférée de l’huile au carburant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, dans des mises en œuvre dans lesquelles le carburant est envoyé vers la chambre de combustion au lieu d’être renvoyé vers un réservoir de carburant pour une remise en circulation ultérieure).
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants aviation durable par exemple, peut permettre à plus de chaleur d’être transférée de l’huile au carburant par unité de volume du carburant à travers le système d’échange de chaleur (par exemple si le carburant a une capacité thermique supérieure et/ou une température de décomposition thermique supérieure). Des températures de carburant plus élevées à l’entrée de la chambre de combustion peuvent permettre un procédé fournissant un refroidissement d’huile amélioré (car le carburant est en mesure d’absorber plus de chaleur) et/ou un rendement amélioré de combustion de carburant. On aura à l’esprit que des propriétés de carburant à l’entrée de la chambre de combustion peuvent affecter les performances du moteur, par exemple, en raison de la taille des gouttelettes et des caractéristiques de pulvérisation de la buse qui influencent le mélange carburant-air et l’efficacité de la combustion, et que l’élévation de la température de carburant telle que décrit peut améliorer ces propriétés. De plus, l’huile plus froide peut permettre d’emporter plus de chaleur à l’écart des composants de moteur tels que des paliers pour le même débit d’huile, ou peut permettre d’utiliser un débit d’huile plus faible pour le même niveau de refroidissement.
On aura à l’esprit que si le carburant reçoit plus de chaleur de l’huile avant que le carburant n’entre dans la chambre de combustion (en particulier dans des mises en œuvre dans lesquelles l’énergie supplémentaire correspondante n’a pas simplement été déchargée vers l’environnement extérieur, par exemple par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur huile-air), alors la montée en température entre l’air entrant dans la chambre de combustion et l’air sortant de la chambre de combustion sera (très légèrement) supérieure pour le même écoulement de carburant. Ainsi, la turbine peut extraire davantage de travail, et l’efficacité du moteur est (très légèrement) améliorée. Ainsi, un débit de carburant (très légèrement) plus faible peut être utilisé pour atteindre la même poussée, donc la consommation spécifique de carburant (SFC) peut être réduite, c’est-à-dire améliorée. On aura à l’esprit que même une faible amélioration de la SFC peut fournir un bénéfice significatif à travers une flotte d’aéronefs/sur des vols longs.
Le procédé peut comprendre le transfert de 300 à 500 kJ/m 3 de chaleur au carburant à partir de l’huile dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière.
Chaque aube de soufflante peut être définie comme ayant une portée radiale s'étendant d'un pied (ou d'un moyeu) au niveau d'un emplacement radialement interne lavé par les gaz, ou une position de portée de 0 %, jusqu'à une pointe à une position de portée de 100 %. Le rapport du rayon de l'aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon de l'aube de soufflante au niveau de la pointe peut être inférieur à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 ou 0,25. Le rapport du rayon de l’aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon de l’aube de soufflante au niveau de la pointe peut être inclus dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs dans la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage de 0,28 à 0,32, ou 0,29 à 0,30. Ces rapports peuvent être couramment désignés comme le rapport du moyeu à la pointe. Le rayon au niveau du moyeu et le rayon au niveau de la pointe peuvent l'un et l'autre être mesurés au niveau de la partie de bord d'attaque (ou axialement la plus en avant) de l'aube. Le rapport du moyeu à la pointe fait référence, bien sûr, à la partie lavée par les gaz de l'aube de soufflante, c'est-à-dire la partie radialement à l'extérieur d'une quelconque plate-forme.